La Instal·lació Internacional d’Irradiación de Materials de Fusió – Font de Neutrons Orientada a DEMO (en anglès, IFMIF-DONES) és una nova infraestructura de recerca per fer proves, validació i qualificació dels materials que s’utilitzaran en futures plantes d’energia de fusió com DEMO (prototip del reactor de fusió). En relació amb aquest projecte internacional, al desembre de 2017, Fusió per a l’Energia (en anglès, F4E) va avaluar positivament la proposta conjunta d’Espanya i Croàcia d’instal·lar la IFMIF-DONES a Granada. La instal·lació té com a objectiu resoldre els problemes associats amb l’ús de components metàl·lics tradicionals a causa de les complexes condicions operatives amb alts nivells de radiació, especialment dins de la cambra de reacció que causa deformitats metàl·liques i redueix les seves propietats mecàniques.
La propera instal·lació de DONES a Granada, Espanya espera aconseguir provar els materials utilitzant el seu llarg Accelerador Lineal que accelera un raig d’alta energia des de la seva font fins a 40 MeV a 125 Ma a un objectiu de liti per generar el flux de neutrons necessari que s’utilitza per irradiar els materials sota test.
Dins del projecte de FusionCAT, el grup de tecnologia de fusió de l’IREC (bFUS) ha estat involucrat en el disseny i desenvolupament de la Línia de Transferència d’Alta Energia (en anglès, HEBT) i la Línia de Transferència de Descàrrega del Raig (en anglès, BDTL), una de les principals seccions de l’accelerador IFMIF-DONES.
A causa dels alts nivells de radiació en certs llocs, la instal·lació DONES-IFMIF requereix manipulació remota i altres sistemes per realitzar tasques de manteniment, substitució de components i alineació sense presència de personal dins de l’entorn d’alta radiació per evitar l’exposició. Per a aquestes operacions, algunes de les solucions necessàries inclouen:
- Disseny del banc d’alineació per a l’alineació remota i el posicionament dels components HEBT i els assemblatges al llarg de l’eix de la línia de l’accelerador.
- Sistemes de desconnexió ràpids per a la connexió dels assemblatges utilitzant manipuladors robòtics.
- Plaques de Múltiple-connexió per al subministrament de refrigerant als assemblatges controlats remotament, altres sensors i detectors electrònics.
- Sistema Canviador de Pinces (en anglès, GCS) per aixecar els assemblatges fora de la volta de l’accelerador i el seu posterior posicionament després del manteniment.
Altres reptes de disseny i fabricació de HEBT i BDTL pels quals s’està buscant la col·laboració industrial:
- Disseny i fabricació de rascadors i col·limadors que requereixen anàlisi termomecànic per a la dissipació de calor i mètodes de fabricació innovadors.
- Fabricació de tubs d’alumini A-6061 de diversos diàmetres i gruixos.
- Disseny del sistema de manipulació remot portàtil per al blindatge pesat de ferro fos del rascador.
Com s’ha esmentat anteriorment, hi ha diversos assemblatges que requereixen la manipulació remota; una de les quals és l’obturador de plom, un blindatge inserible que es troba dins de les cambres de buit amb l’objectiu de protegir contra la retro-dispersió de la radiació gamma. A continuació, a la figura 1, es mostra una proposta de disseny de manipulació remota de l’obturador de plom:
Il·lustració 1: Proposta de manipulació remota de l’obturador de plom
Les plaques de Múltiple-connexió són un component que ajuda amb el subministrament de refrigerant, potència i connecta els sensors dins dels assemblatges remotament amb els sistemes fixos de l’accelerador. bFUS ha estat col·laborant amb Stububli Robotics SA, amb seu a Sant Quirze, per a la definició del seu disseny i implementació al llarg de l’assemblatge de HEBT.
Il·lustració 2: Proposta de Multiple-connexió de Stäubli
D’altra banda, el disseny termomecànic dels components ha sigut recolzat per Eurecat, amb la seva seu a Barcelona. Equips com el col·limador/rascador, que és un dispositiu utilitzat per aturar la desviació de les partícules de la seva trajectòria desitjada, les pèrdues de radi i focalitza el raig en el mateix destí, i el cartutx de descàrrega del raig, que es col·loca en el nucli del BDTL, el qual atura el raig pulsant que passa a través de la línia de transmissió de descàrrega durant els processos de posada en marxa i ajustament.
Il·lustració 3: Anàlisi termomecànic d’una fulla del Col·limador
Altres exemples, com el disseny de l’assemblatge de manipulació remota hidràulica portàtil per a HEBT-Scraper està en discussió amb diversos fabricants locals, un d’ells és Aresfluid Tecnicas SL amb seu a Barcelona.
Un disseny més complex per al qual IREC està buscant col·laboracions industrials és un disseny de banc d’alineació amb sis graus de llibertat utilitzat per a l’alineació d’alta resolució. Algunes de les propostes de disseny que s’estan considerant inclouen la plataforma de Stewart (Hexapod) i la plataforma de We-plate (CERN, Ginebra).
Il·lustració 4 Hexapod (esquerra) y We-plate (dreta )
Per acabar, els treballs en curs sobre el desenvolupament de les tecnologies de fusió a IREC dins del projecte de FusionCAT s’han resumit més amunt. S’han descrit breument diversos reptes de disseny i les seves solucions i s’expliquen algunes idees sobre col·laboracions industrials en curs. Encara hi ha diverses solucions de disseny en desenvolupament i per a les quals s’esperen col·laboracions industrials. Els socis industrials en el camp de la prototipació ràpida, la maquinació de precisió, el desenvolupament de components electromecànics i simulacions numèriques, serien de gran avantatge per al futur desenvolupament de projectes i estudis de disseny.
Si esteu interessats en alguna col·laboració, si us plau, contacteu l’equip de bFUS a través de ktt@irec.cat.
La fusió, una de les tecnologies investigades i en desenvolupament més interessants, es considera la possible solució a la crisi climàtica i aconseguir la neutralitat del carboni pels compromisos contrets per la Comissió Europea. Per tant, estar al capdavant del desenvolupament d’aquestes tecnologies no només pot ajudar a Catalunya a obtenir les seves demandes energètiques, sinó també a contribuir en futurs projectes de desenvolupament a tot el món i ser un centre per al desenvolupament de la indústria de la tecnologia de la fusió.