Como a digitalização 3D tornou a ambiciosa engenharia energética uma realidade

A fusão, o processo que alimenta todas as estrelas do universo, é a chave para resolver a crescente crise energética da Terra.

A busca pela fusão tornou-se um dos empreendimentos tecnológicos mais significativos do nosso tempo. Promete gerar grandes quantidades de energia livre de carbono, abordando os crescentes desafios energéticos que enfrentamos hoje.

No entanto, alcançar a fusão é um enorme desafio. Ocorre naturalmente no centro de estrelas como o Sol, exigindo que os cientistas recriem essas condições extremas aqui na Terra. As forças, pressões e temperaturas necessárias para unir os átomos são incompreensíveis.

Para enfrentar esta grande ambição, o Projecto Internacional de Reator Termonuclear Experimental (ITER) foi criado em 1985. Esta iniciativa global reuniu 35 nações para provar a viabilidade da fusão como fonte de energia livre de carbono e em grande escala.

Hoje, estamos prestes a testemunhar os frutos desta notável iniciativa.

A realização dos objetivos do ITER depende fortemente da experiência e orientação fornecidas por tecnologias avançadas, como a digitalização 3D, com o Geomagic Design X na vanguarda.

Neste artigo, investigamos a importância da fusão nuclear e como a digitalização 3D desempenhou um papel vital no desenvolvimento deste projeto.

No centro das estrelas, incluindo o Sol, as reações de fusão nuclear ocorrem bilhões de vezes por segundo. Essas reações geram uma imensa quantidade de energia, capaz de abastecer a Terra muitas vezes.

Aproveitar a fusão nuclear aqui na Terra oferece várias vantagens. Em primeiro lugar, proporciona um fornecimento quase ilimitado de energia, sem emissões de carbono e com um mínimo de resíduos nucleares. Em contraste, as centrais eléctricas tradicionais dependem de combustíveis fósseis, da fissão nuclear ou de fontes renováveis ​​como o vento e a água. A fissão nuclear produz resíduos radioactivos que colocam desafios de armazenamento a longo prazo, por vezes abrangendo centenas de anos. Em contraste, a fusão nuclear produz menos resíduos radioactivos que se decompõem mais rapidamente e elimina a necessidade de combustíveis fósseis.

No entanto, alcançar a fusão na Terra apresenta obstáculos significativos. Os cientistas devem recriar as condições extremas encontradas no centro do Sol, incluindo as extraordinárias forças, pressões e temperaturas necessárias para fundir os átomos.

A abordagem do ITER para alcançar a fusão envolve a criação e o controle do plasma, um estado em que o gás é aquecido a temperaturas incrivelmente altas, fazendo com que os elétrons se separem dos núcleos.

Esse plasma será confinado e controlado dentro de um dispositivo chamado tokamak, que emprega poderosos campos magnéticos em forma de toro ou donut. Espera-se que o tokamak concluído produza 500 MW de energia de fusão.

A Equipment and Nuclear SA (ENSA), uma empresa com sede em Espanha, desempenhou um papel crucial na concepção dos componentes que compõem o recipiente de vácuo tokamak. A construção deste dispositivo monumental, que pesa 23 mil toneladas e mede 28 metros de diâmetro, exige engenharia precisa e tecnologia de ponta.

Para garantir o alinhamento perfeito dos nove setores do reservatório de vácuo, a ENSA utilizou digitalização 3D e projetos feitos sob medida. A empresa utilizou técnicas de digitalização 3D, incluindo fotogrametria e digitalização a laser, para capturar digitalizações detalhadas das bordas laterais de cada setor. AsorCAD, especialista em engenharia, também baseado na Espanha, colaborou com a ENSA e utilizou o Geomagic Design X da Oqton para converter os dados digitalizados em modelos 3D editáveis.

Aproveitando estas geometrias, o departamento de engenharia da ENSA desenvolveu placas de emenda e biscoitos personalizados para conectar e proteger as diferentes seções dos setores. Depois de fabricados, os setores serão soldados entre si, marcando um marco significativo na construção do tokamak.

Joseph Maria Sanchez, gerente técnico da AsorCAD, destacou os benefícios do Geomagic Design X para este projeto. Ele disse: “O Geomagic Design X é o software de engenharia reversa mais capaz para lidar com grandes nuvens de pontos, e todo o processo de engenharia reversa é parametrizado, permitindo que correções futuras sejam feitas mais rapidamente. Considerando o grande tamanho e a alta resolução das nuvens de pontos com as quais trabalhamos, os arquivos com os quais lidamos são muito grandes.