Fusione nucleare, crea il tuo tokamak con la stampa 3D

Dopo i Lego del parco eolico, una nuova sfida attende tutti gli appassionati ed esperti del nucleare: riprodurre un tokamak attarverso la stampa 3D. ITER ha collaborato con il Centro ungherese per la ricerca energetica per creare un modello del tokamak con la stampa in 3D per studenti, insegnanti e produttori in tutto il mondo. L’obiettivo? Offrire un dispositivo per lo studio di tutti i componenti necessari alla fusione a confinamento magnetico. Il modello ha fatto la sua prima apparizione pubblica durante la celebrazione di inizio dell’assemblaggio del reattore martedì 28 Luglio.

Il Tokamak per la fusione a confinamento magnetico

ITER utilizzerà ben 18 magneti superconduttori (compresa la prima europea pronta), per sperimentare il processo di fusione a confinamento magnetico. Nel processo di fusione a confinamento magnetico, il plasma si trova all’interno di una camera a vuoto. Esso raggiunge la temperatura di circa 150 milioni di °C. Affinchè non tocchi le pareti della camera in cui è contenuto, esso viene confinato attraverso l’azione dei campi magnetici prodotta dai magneti. Si crea la cosiddetta gabbia magnetica.

La struttura costituita prende il nome di Tokamak, come mostrato in forma schematica in figura. Esso rappresenta la configurazione più stabile e permette tempi di confinamento del plasma più lunghi. 

Il tokamak per la stampa 3D

La guida messa a disposizione da ITER descrive tutte le parti del modellino stampabile, con suggerimenti ed esempi di progetti per la tecnologia di stampa 3D FDM (Fused Deposit Modeling). I modelli sono pronti per le stampanti che hanno volume di costruzione pari o maggiore di 300 mm x 300 mm x 300 mm, ma può essere ulteriormente elaborato dagli utenti per renderli pronti anche per stampanti più piccole. Il modello stampabile è in scala 1:100 dell’originale. Il peso approssimativo del materiale utilizzato è di circa 4 kg, il prodotto finale sarà di circa 3 kg. Il tempo di stampa è di circa 4 settimane complessivamente. Le parti possono essere stampate in qualsiasi ordine.

Il modello è composto da 56 parti totali:

• 4 parti del criostato
• 1 solenoide centrale
• 6 bobine di campo poloidale
• 9 parti della camera a vuoto
• 18 bobine per campo toroidale
• 18 parti del divertor

La guida contiene al suo interno anche la tabella dell’assemblaggio delle varie parti. Il risultato finale è quello mostrato in figura di seguito.

Su youtube è disponibile anche un video del canale di ITER che spiega come è costituito il modello 3D.

ITER per la fusione nucleare

#EnergyCuE vi ha già parlato del progetto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), esperimento internazionale, in costruzione nel sud della Francia, con lo scopo di verificare gli aspetti di fisica e tecnologia alla base di un possibile reattore nucleare a fusione.

L’inizio della fase di assemblaggio è stato inaugurato il 28 Luglio. Il prossimo obiettivo è fissato al 2025, quando il reattore verrà avviato. L’obiettivo iniziale è produrre una quantità di energia pari a 10 volte quella investita. In futuro si potrebbe salire a una resa superiore di 30-40 volte a quella iniziale.

Link utili

Per il modello del tokamak, sul sito di ITER troverete tutti i file necessari:

• La guida alla stampa e all’assemblaggio;
• La guida ai materiali raccomandati;
• I file di stampa sono disponibili qui and qui.