Aprovechar del poder de la energía de fusión, un sueño que se hace realidad

Recrear la reacción de fusión que ocurre en el núcleo del Sol aquí en la Tierra; esta es la misión que científicos e ingenieros han asumido con ITER, uno de los proyectos de ingeniería más ambicioso de la historia de la humanidad.

ITER, siglas de International Thermonuclear Experimental Reactor, involucra la colaboración de 35 naciones y consiste en fabricar y operar un dispositivo de fusión experimental masivo llamado tokamak. Construido con un millón de componentes y diez millones de piezas y diseñado para aprovechar la energía de fusión, ITER será el tokamak más grande del mundo jamás construido, con un radio de plasma de 6,2 m y un recipiente de vacío de 840 m³ capaz de soportar temperaturas que alcanzan los 150 millones de grados Celsius, nada menos.

El objetivo de ITER es demostrar la viabilidad y rentabilidad de la fusión nuclear como fuente de energía libre de carbono a gran escala. Con este fin, el tokamak del proyecto ITER está diseñado para generar 500 MW de potencia de fusión a partir de 50 MW de potencia de calor de entrada, alcanzando un retorno de potencia diez veces mayor (Q=10).

La empresa cántabra Equipos Nucleares, S.A. (ENSA) ha sido la encargada de diseñar y construir los componentes del recipiente de vacío toroidal del tokamak. El proyecto se ubicará en treinta y nueve edificios y áreas técnicas en construcción en un sitio de 180 hectáreas en Cadarache, al sur de Francia. El corazón de la instalación, el Edificio Tokamak, es una impresionante estructura de siete pisos de hormigón reforzado. A medida que los edificios se completan estructuralmente, se pueden instalar y ensamblar equipos.

Sin lugar a dudas, controlar las dimensiones de un tokamak de 23 000 toneladas y 28 m de diámetro durante el proceso de montaje es obligatorio y requiere equipos de medición tridimensionales de alta precisión para garantizar que se alcancen las tolerancias exactas para el funcionamiento de la máquina.

Aquí es donde la contribución de AsorCAD toma todo su valor.

El socio adecuado para las dimensiones exactas

Durante los últimos 25 años, la empresa de ingeniería con sede en España AsorCAD se ha destacado por su sólida especialización en tecnología 3D. Por este motivo, ENSA solicitó a AsorCAD los trabajos de escaneado 3D, ingeniería inversa y metrología para la construcción del reactor de fusión nuclear del proyecto ITER.

Desde principios de 2015, ENSA se beneficia de la experiencia de AsorCAD. Juntos, pudieron escanear los bordes laterales de los nueve sectores de la cámara de plasma del tokamak, también llamada torus. Esta era una tarea fundamental ya que, dado que cada sector se fabrica por separado, requiere diseñar piezas de unión para conectar las diferentes secciones y garantizar que se unan perfectamente una vez ensambladas.

Mediciones 3D precisas para un ajuste perfecto

Para garantizar un ajuste perfecto de las diferentes secciones del torus, AsorCAD utilizó el escáner MetraSCAN 3D de Creaform para los componentes toroidales y el sistema fotogramétrico MaxSHOT 3D para las piezas a gran escala. Luego, se verificaron algunas mediciones con el HandyPROBE CMM, también fabricado por Creaform.

Debido a que no tienen requisitos de montaje rígido, este equipo de medición 3D es portátil y altamente confiable para el trabajo en el sitio. Su precisión de medición no se ve afectada por las inestabilidades del entorno, lo que significa que el movimiento, las vibraciones, los cambios de temperatura o las condiciones de iluminación no tendrán ningún efecto. Estas cualidades permitieron a AsorCAD realizar escaneados y mediciones 3D de alta precisión en las instalaciones de ENSA sin necesidad de transportar equipos enormes.

Una vez que se capturaron con precisión los escaneados 3D de los bordes laterales de cada sector del torus, AsorCAD usó el software Geomagic Design X para crear sus modelos CAD correspondientes.

Despues, mediante la ingeniería inversa, ENSA pudo diseñar elementos de conexión con las dimensiones exactas para unir las diferentes secciones existentes. AsorCAD usó el escáner MetraSCAN 3D nuevamente para escanear todas estas piezas de unión fabricadas para su inspección y aprobación finales.

Un camino hacia la energía libre de carbono

Ya han comenzado en Cadarache los trabajos de montaje del recipiente de vacío toroidal del tokamak. Las primeras pruebas de plasma se esperan para el 2025. Posteriormente, el proyecto ITER continuará hasta alcanzar su objetivo, que es multiplicar por diez el retorno de la energía inyectada en el plasma (Q=10) para demostrar la viabilidad de la fusión nuclear como fuente de energía global sostenible y libre de emisiones de carbono. Hasta entonces, el proyecto ITER puede seguir confiando en sus valiosos socios y asesores, como AsorCAD y Creaform.