Dentro i 16 anni di costruzione dell'ultimo settore europeo della camera a vuoto per ITER

Un enorme componente in acciaio è arrivato recentemente in un cantiere a Cadarache, in Francia, e la sua presenza segna un cambiamento nella cronologia della ricerca energetica globale. Questo componente è il quinto e ultimo settore della camera a vuoto fornito dall'Europa per l'International Thermonuclear Experimental Reactor, o ITER. Guardarlo significa vedere un cuneo di acciaio di alta qualità da 440 tonnellate, alto oltre 14 metri. Questo singolo pezzo fa parte di un puzzle più grande che, una volta completato, formerà una camera a forma di ciambella da 5.200 tonnellate progettata per contenere una reazione di fusione controllata.

Il viaggio di questo settore è iniziato molto prima che i camion per carichi pesanti di DAHER lo spostassero attraverso la campagna francese. È iniziato 16 anni fa negli uffici di progettazione e nelle fabbriche in Italia. Per capire come un pezzo di industria pesante così grande influisca sulla famiglia media, bisogna guardare oltre l'acciaio grigio e addentrarsi nel processo di produzione che lo ha creato. Questo progetto è la spina dorsale invisibile del moderno sviluppo industriale, che mette alla prova i limiti di ciò che gli esseri umani possono costruire con metallo e matematica.

La lunga strada dalla costa italiana

L'ultimo settore ha lasciato la fabbrica Westinghouse di Monfalcone, una città sulla costa adriatica italiana. Prima che potesse essere spedito, i lavoratori hanno trascorso anni ad assemblare quattro segmenti distinti in un unico cuneo unificato. Questi segmenti sono stati il risultato di una collaborazione tra Westinghouse e Walter Tosto, un'azienda con sede a Chieti. Il processo non è stato una semplice questione di versare metallo in uno stampo. Ogni settore ha richiesto più di 1,6 chilometri di saldatura per garantire che potesse resistere all'intensa pressione e al calore di un ambiente di fusione.

Se si prende la lunghezza totale dei cordoni di saldatura di tutti e cinque i settori europei, si ottiene una linea lunga 750 chilometri. Quella distanza è all'incirca la stessa che si percorre guidando da Parigi alla costa del Mediterraneo. Ogni millimetro di quelle saldature doveva essere perfetto. La camera a vuoto agisce come un thermos ad alta tecnologia. Deve tenere fuori il mondo esterno e dentro il plasma a 150 milioni di gradi. Anche una piccola perdita o un disallineamento strutturale di più di pochi millimetri renderebbe l'intero reattore inutile. Questo livello di precisione è comune nell'orologeria, ma raramente si vede in componenti che pesano quanto 350 auto di medie dimensioni.

L'intelligenza artificiale in fabbrica

Durante la fase di produzione, Fusion for Energy, l'agenzia responsabile del contributo europeo, si è rivolta al software per risolvere problemi umani. Hanno usato l'intelligenza artificiale per incrociare i dati raccolti dai team tecnici nelle fabbriche. Si è trattato di un'applicazione pratica dell'IA, piuttosto che dell'uso speculativo che si vede spesso nella tecnologia di consumo. Il software ha cercato modelli nei dati di produzione che potessero indicare un piccolo difetto o una deviazione dal progetto.

Usando l'IA come un instancabile stagista per scansionare milioni di punti dati, gli ingegneri hanno potuto garantire che i segmenti di acciaio si incastrassero perfettamente una volta raggiunto il sito in Francia. Questo approccio basato sui dati ha risparmiato migliaia di ore di ispezione manuale. Ha anche fornito un modello di come l'industria pesante possa usare gli strumenti digitali per gestire enormi progetti hardware. In termini pratici, ciò significa che le tecniche sviluppate per ITER troveranno probabilmente la loro strada nella costruzione di ponti, navi e centrali elettriche standard nel prossimo decennio.

Una storia di due poli produttivi

La produzione dei nove settori che compongono la camera a vuoto è stata una responsabilità condivisa. All'Europa era stato originariamente affidato il compito di produrre sette settori, mentre la Corea del Sud era responsabile di due. Nel 2016, i gruppi hanno cambiato il piano. La Corea del Sud ha assunto la produzione di due settori aggiuntivi originariamente assegnati all'UE. Questo spostamento ha permesso al progetto di andare avanti in modo più efficiente utilizzando le strutture specializzate disponibili in entrambe le regioni.

La Corea del Sud ha completato i suoi quattro settori tra il 2020 e il 2024. Con l'arrivo del quinto settore europeo, la produzione di questi enormi cunei è finalmente terminata. Guardando il quadro generale, questa cooperazione internazionale è ciò che rende possibile ITER. Nessuna nazione da sola ha il budget o la capacità industriale per costruire ogni parte di un reattore a fusione. I costi sono condivisi tra 35 nazioni, tra cui Cina, India, Giappone, Russia e Stati Uniti. L'Unione Europea paga quasi la metà della costruzione, mentre gli altri si dividono i costi rimanenti.

Il peso del thermos più grande del mondo

Una volta che tutti i nove settori saranno saldati insieme in Francia, la camera a vuoto sarà larga 19,4 metri e alta 11,4 metri. Il suo volume interno è di 1.400 metri cubi, che è circa la metà del volume di una piscina olimpionica. Tuttavia, il guscio d'acciaio è solo l'inizio. Gli ingegneri devono ancora installare il "blanket" (mantello) e il divertore all'interno della camera. Queste parti proteggono l'acciaio dal calore del plasma.

Quando questi componenti interni saranno al loro posto, il peso totale della camera passerà da 5.200 tonnellate a 8.500 tonnellate. Per l'utente medio, questo numero è difficile da visualizzare. È all'incirca equivalente al peso della struttura in ferro della Torre Eiffel. Spostare e allineare questi componenti richiede un livello di pazienza ingegneristica estraneo al frenetico mondo dell'elettronica di consumo. Mentre un nuovo smartphone potrebbe richiedere 18 mesi per essere sviluppato, un singolo settore della camera di ITER ha richiesto 16 anni per essere completato.

Cosa significa per la vostra futura bolletta elettrica

È importante ricordare che ITER è un esperimento scientifico, non una centrale elettrica commerciale. Non immetterà elettricità nella rete. L'obiettivo è dimostrare che possiamo ottenere 500 megawatt di potenza di fusione dal sistema immettendo solo 50 megawatt di potenza di riscaldamento. Se questo funzionerà, aprirà la strada a una nuova generazione di centrali elettriche che forniranno energia priva di carbonio senza i rifiuti radioattivi a lunga vita associati alla tradizionale fissione nucleare.

Dal punto di vista del consumatore, il beneficio è la stabilità energetica a lungo termine. Il combustibile per la fusione deriva dall'acqua e dal litio, che sono abbondanti. A differenza del petrolio o del gas, il prezzo dell'energia da fusione non sarà legato a catene di approvvigionamento globali volatili o conflitti geopolitici allo stesso modo. Tuttavia, i tempi sono lunghi. Il progetto ha recentemente rinnovato il suo programma per puntare alla piena operatività entro il 2035. Ciò significa che la fusione non risolverà l'immediata crisi energetica, ma rimane una parte fondamentale del piano per la seconda metà di questo secolo.

Resilienza industriale e il traguardo

La consegna di questo settore finale è una vittoria tangibile per la manifattura europea. Marc Lachaise, Direttore di Fusion for Energy, ha osservato che il team ha lavorato come un'unica unità per superare gli ostacoli tecnici dell'ultimo decennio. Questo progetto dimostra che aziende europee come Walter Tosto e Ansaldo Nucleare possono competere ai massimi livelli della tecnologia globale.

In definitiva, l'arrivo del settore a Cadarache è un promemoria del fatto che le grandi cose richiedono tempo. In un'era di gratificazione istantanea e velocità digitale, i 2 milioni di ore di lavoro dedicate a questi cinque settori rappresentano un diverso tipo di progresso. È un progresso misurato in millimetri e decenni piuttosto che in like o condivisioni. Mentre la fase di assemblaggio continua in Francia, l'attenzione si sposta dalla fabbricazione delle parti alla loro unione. Il successo di questo viaggio produttivo durato 16 anni è un passo necessario verso un mondo in cui l'energia pulita sia comune come l'acqua che beviamo.

Fonti: ITER Organisation, Fusion for Energy (F4E), Westinghouse Electric Company, Ansaldo Nucleare.