ITER completa la campagna pluriennale di riparazione dei componenti del tokamak

ITER ha concluso quest'autunno una campagna pluriennale per riparare componenti chiave del tokamak, ha detto il responsabile del progetto di costruzione Sergio Orlandi in un'intervista a ITER. Il lavoro chiude un capitolo difficile nella storia costruttiva del progetto. Ha inoltre portato a cambiamenti nell'ingegneria, nelle partnership industriali e nell'assemblaggio della macchina, ha spiegato.

Cosa è andato storto

Orlandi fa risalire il problema a maggio 2022, quando il primo modulo del settore del vessel a vuoto, il numero 6, è stato calato nella fossa del tokamak. Il sollevamento ha dimostrato capacità tecnica, ha detto, ma i problemi di fondo erano già evidenti.

ITER aveva trovato corrosione in alcune tubazioni di raffreddamento dello scudo termico, il che ha sollevato preoccupazioni per altri pannelli. I settori del vessel a vuoto presentavano anche scostamenti dimensionali nelle zone degli smussi, dove i settori adiacenti sarebbero stati saldati insieme.

Secondo Orlandi, un problema più profondo era l'integrazione dei nove settori. Anche un settore prodotto entro le tolleranze richieste va adattato per accoppiarsi con precisione ai vicini, ha detto. ITER ha dovuto tenere sotto controllo le sequenze di assemblaggio in termini di durata e costi.

Come ITER ha riparato i componenti

Nel luglio 2023 ITER ha rimosso il settore numero 6 dalla fossa. Orlandi ha detto che l'operazione è stata più di un'installazione al contrario e ha richiesto ingegneria aggiuntiva e modifiche agli attrezzi. Una volta che il settore è stato accessibile alla metrologia, i team hanno capito quanto i suoi giunti a smusso si discostassero da una configurazione accettabile per l'integrazione con gli altri settori.

In parallelo ITER ha cercato il parere di organizzazioni specializzate. Tra queste, istituti di saldatura in Francia e in Italia e istituti di ricerca come il Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) francese, e il CERN per lo scudo termico.

Nell'arco di un anno ITER ha lavorato con aziende industriali per sviluppare modelli dimostrativi, provare approcci di riparazione per entrambi i tipi di difetto e qualificare le procedure di saldatura, di riporto di materiale e di lavorazione meccanica per la riparazione degli smussi.

La conclusione è stata che i componenti si potevano riparare, ha detto Orlandi, anche se restavano incertezze e pareri tecnici diversi. La svolta è arrivata quando i team hanno smesso di considerare ogni settore isolatamente e si sono concentrati su come adattarlo ai vicini. A seconda della posizione, il materiale andava aggiunto, rimosso con la lavorazione meccanica, o entrambe le cose.

Lavorando con gli specialisti ITER, esperti esterni e partner industriali, il progetto ha stabilito procedure qualificate per riparare o rifabbricare tutti i set dello scudo termico e per riparare i giunti a smusso dei settori, con la supervisione della sicurezza nucleare. Entro l'autunno 2023 ITER aveva scelto le aziende e i contratti erano in essere.

Cambiamenti nell'assemblaggio

Orlandi ha detto che le riparazioni hanno costretto ITER a ripensare il proprio modo di lavorare. Una lezione è stata che ITER aveva bisogno di un maggiore controllo diretto sull'ingegneria e sulla pianificazione della costruzione. Il progetto ora sviluppa pacchetti di lavoro ingegneristici dettagliati prima di lanciare una gara, così le aziende possono preparare proposte realistiche e ITER ha una base più solida per valutare le prestazioni.

ITER inoltre divide il lavoro in pacchetti definiti con più chiarezza, ciascuno con la propria preparazione ingegneristica e la propria strategia di esecuzione, invece di affidarsi a un unico grande contratto per coprire molte attività.

La fase successiva

Il tokamak è assemblato a partire da nove settori. Westinghouse ha firmato con ITER nel giugno 2025 un contratto da 180.000.000 di dollari per completare il vessel a vuoto e, una volta che tutti i settori saranno in posizione, saldare i nove settori contemporaneamente in un'unica camera a forma di anello, o toro. Westinghouse aveva già costruito cinque dei settori con i partner Ansaldo Nucleare e Walter Tosto.

Il vessel a vuoto è un contenitore d'acciaio a doppia parete, ermeticamente sigillato, che ospiterà il plasma di fusione. Larsen & Toubro ha concordato un memorandum d'intesa con ITER per assemblare le porte e le parti complesse all'interno del vessel a vuoto, dopo aver consegnato il criostato nel 2020.