Aproveitando o poder da energia de fusão

Recriar a reação de fusão que ocorre no núcleo do Sol aqui na Terra; esta é a missão que cientistas e engenheiros assumiram com o ITER, um dos projetos de engenharia mais ambiciosos da história da humanidade.

O ITER, que significa Reator Termonuclear Experimental Internacional, envolve a colaboração de 35 nações e consiste na fabricação e operação de um enorme dispositivo experimental de fusão denominado tokamak. Construído com um milhão de componentes e dez milhões de peças e projetado para aproveitar a energia de fusão, o ITER será o maior tokamak do mundo já construído, com um raio de plasma de 6,2 me um recipiente de vácuo de 840 m³ capaz de suportar temperaturas que chegam a 150 milhões de graus Celsius, nada menos.

O objectivo do ITER é demonstrar a viabilidade e a relação custo-eficácia da fusão nuclear como fonte de energia em grande escala e isenta de carbono. Para este efeito, o tokamak do projecto ITER foi concebido para gerar 500 MW de energia de fusão a partir de 50 MW de potência de aquecimento de entrada, atingindo um retorno de energia dez vezes maior (Q=10).

A empresa cantábrica Equipos Nucleares, SA (ENSA) foi encarregada de projetar e construir componentes para o recipiente toroidal de vácuo do tokamak. O projeto será instalado em trinta e nove edifícios e áreas técnicas em construção num terreno de 180 hectares em Cadarache, no sul da França. O coração da instalação – o Edifício Tokamak – é uma impressionante estrutura de sete andares em concreto armado. À medida que os edifícios são concluídos estruturalmente, os equipamentos podem ser instalados e montados.

Sem dúvida, controlar as dimensões de um tokamak de 23.000 toneladas e 28 m de diâmetro durante o processo de montagem é obrigatório e requer equipamentos de medição tridimensionais altamente precisos para garantir que as tolerâncias exatas para a operação da máquina sejam alcançadas.

É aqui que a contribuição do AsorCAD assume todo o seu valor.

Parceiro certo para dimensões exatas

Nos últimos 25 anos, a empresa de engenharia espanhola AsorCAD tem sido conhecida pela sua forte especialização em tecnologia 3D. Por esta razão, a ENSA solicitou à AsorCAD que se encarregasse dos trabalhos de digitalização 3D, engenharia reversa e metrologia para a construção do reator de fusão nuclear do projeto ITER.

Desde o início de 2015, a ENSA beneficia da experiência da AsorCAD. Juntos, eles conseguiram escanear as bordas laterais dos nove setores da câmara de plasma do tokamak, também chamada de toro. Esta foi uma tarefa essencial porque, como cada sector é fabricado separadamente, é necessário desenhar peças de união para ligar as diferentes secções e garantir que se encaixem perfeitamente depois de montadas.

Medições 3D precisas para ajuste perfeito

Para garantir um encaixe perfeito das diferentes seções do toro, a AsorCAD utilizou o scanner Creaform MetraSCAN 3D para os componentes toroidais e o sistema de fotogrametria MaxSHOT 3D para as peças de grande escala. Em seguida, algumas medições foram verificadas com o HandyPROBE CMM, também fabricado pela Creaform.

Por estar livre de quaisquer requisitos rígidos de configuração, este equipamento de medição 3D é portátil e altamente confiável para trabalhos no local. A sua precisão de medição é insensível às instabilidades do ambiente, o que significa que não são afetados por movimentos, vibrações ou alterações nas condições de temperatura ou iluminação. Estas qualidades permitiram ao AsorCAD realizar digitalizações e medições 3D altamente precisas nas instalações da ENSA sem a necessidade de transportar equipamentos enormes.

Depois que as varreduras 3D das bordas laterais de cada setor do toro foram capturadas com precisão, a AsorCAD usou o software Geomagic Design X para criar seus modelos CAD correspondentes.

Depois, através de engenharia inversa, a ENSA poderia projetar elementos de ligação com dimensões exatas para unir as diferentes secções existentes. A AsorCAD usou novamente o scanner MetraSCAN 3D para digitalizar todas essas peças de união fabricadas para inspeção e aprovação final.

A caminho da energia livre de carbono