Fabbrica della fusione: assemblare Iter, la macchina più complessa mai costruita

Jun 28, 2023

Assemblare il più grande esperimento di fusione nucleare del mondo è ora un problema di ingegneria. Ma potrebbe essere la sfida più ardua che sia mai stata posta, come spiega Stuart Nathan.

La mia ultima visita al sito di Iter, il progetto internazionale per sviluppare e costruire il più grande reattore a fusione nucleare mai realizzato al mondo e un modello per la centrale elettrica di potenziali centrali elettriche a fusione, è stata tre anni fa. Allora sul posto c’era relativamente poco da vedere, poiché le fondamenta che sosterranno l’enorme peso della macchina di fusione erano ancora in costruzione e il calcestruzzo doveva ancora essere versato. La situazione ora è molto diversa.

Gli aspetti teorici e progettuali della “macchina di fusione” Iter – come è conosciuta all'interno dell'organizzazione – sono stati in gran parte finalizzati, e i contratti per la costruzione dei suoi componenti sono stati appaltati tra i suoi stati membri. Il compito rimanente, mettere insieme tutti i 10 milioni di componenti, è essenzialmente un programma di ingegneria meccanica, elettrica e di processo; ma che programma

Sarà la macchina più complessa mai costruita: un riconoscimento che è stato ottenuto più volte negli ultimi decenni dal Boeing 747, dal modulo di comando Apollo, dai sottomarini missilistici nucleari statunitensi e dal Large Hadron Collider. A causa del livello di strumentazione e della necessità di rispettare le normative nucleari esistenti, Iter è attualmente considerato probabilmente il reattore a fusione più complesso mai costruito.

Tornando a Cadarache, vicino a Marsiglia, qualche settimana fa, i progressi sono stati evidenti fin dal primo sguardo.

Il paesaggio arido e soleggiato è lo stesso, ma mentre in precedenza solo le ossa di pochi edifici sporgevano dall’altopiano roccioso artificiale che forma il sito di Iter, l’intero complesso sta ora visibilmente prendendo forma.

Il progresso più evidente riguarda il complesso Tokomak. Formando una forma a T, con la sala riunioni a sud e l'edificio diagnostico ancora non costruito e l'impianto di trizio che fiancheggiano la sala tokomak stessa a est e ovest, la sala riunioni è completa e le pareti della sala tokomak quadrata stanno ora aumentando sopra la fossa dove si troverà la macchina, scendendo due piani sotto terra. Nei prossimi mesi la sala racchiuderà completamente una tozza torre circolare di cemento che si ergerà dal pavimento della fossa, forata con fori rettangolari e ovali. Ricordando le fortificazioni medievali, questo è il bioscudo che manterrà gli operatori di Iter al sicuro dal letale flusso di neutroni che la reazione di fusione produrrà durante il funzionamento.

Il cemento del pavimento, delle pareti della sala e del bioscudo è regolarmente costellato di lastre rettangolari di acciaio su cui verrà saldata la macchina di fusione per mantenerla saldamente in posizione, in conformità con le normative nucleari francesi.

Altre strutture portanti in cemento si irradiano dal bioscudo negli spazi che saranno occupati dalle apparecchiature che riscalderanno il plasma di idrogeno confinato da potenti magneti all'interno della camera a vuoto toroidale del tokomak; a nord ci saranno generatori di radiofrequenza, che emetteranno energia a microonde, e apparecchiature per ricostituire il plasma soffiandovi pellet di idrogeno congelato; e a sud – schiacciati tra il tokomak stesso e la sala riunioni, che sarà quindi ridondante (e secondo il personale scherzoso, il luogo delle feste da ballo) – ci saranno iniettori di raggi neutri, enormi dispositivi che accelerano i raggi di idrogeno, rendono elettricamente neutri e poi gettarli nel plasma (ne parleremo più avanti).

Nelle vicinanze del sito si trova il crioimpianto che fornirà e gestirà l'elio liquido, l'ingrediente cruciale per raffreddare i magneti del Tokomak quasi allo zero assoluto (la temperatura precisa è -269°C), mantenendo le loro bobine elettriche superconduttrici in uno stato di resistenza zero. . Ciò consente di mantenere i titanici campi magnetici che tengono il plasma strettamente compresso e accelerano le particelle che lo compongono (nuclei degli isotopi pesanti dell'idrogeno deuterio e trizio) a velocità enormi (corrispondenti a temperature di 150x106°C, dieci volte più calde di quelle del plasma). il centro del sole).