Dallo sviluppo di sistemi innovativi per il progetto ITER alla sfida delle alte temperature: in che modo tecnologie avanzate come CATIA e l’IA supportano la ricerca
Il Consorzio RFX è un istituto di ricerca i cui soci sono CNR, Università degli Studi di Padova, INFN, ENEA, Acciaierie Venete, che opera a livello internazionale nel campo della fusione termonucleare controllata, con l’obiettivo di sviluppare tecnologie avanzate per produrre energia pulita e sostenibile. Le sue attività includono il controllo del plasma, tramite esperimenti storici come RFX (da cui l’istituto prende il nome), e la progettazione di sistemi innovativi per il progetto ITER, il primo reattore a fusione in costruzione a Cadarache, in Francia. Il Consorzio RFX contribuisce alla roadmap di EUROfusion, che punta a rendere la fusione una fonte energetica praticabile per il futuro dell’Europa.
RFX è in prima linea per lo sviluppo dell’Iniettore di Neutri che dovrà contribuire ad aumentare la temperatura del plasma all’interno del reattore fino a valori dell’ordine di 150 milioni di gradi. A Padova, presso la sede del Consorzio RFX situata nell’Area di Ricerca del CNR, è stata realizzata la Neutral Beam Test Facility (NBTF), un’infrastruttura di ricerca per lo studio dei Neutral Beam Injectors come fonte di riscaldamento del plasma di un reattore a fusione.
Nella NBTF sono presenti due grandi esperimenti, SPIDER e MITICA. SPIDER è la sorgente di sviluppo per la generazione di un’elevata corrente di ioni negativi di idrogeno, mentre MITICA è il prototipo di iniettore che deve accelerare fino a 1MV le correnti di ioni negativi di idrogeno per iniettare nel plasma di ITER 17 MW di potenza.
Programmi e strumenti avanzati
Tutti i programmi di ricerca richiedono a vario titolo e in misura diversa il ricorso a tecnologie specifiche per lo sviluppo di attività che spaziano dagli studi di modellistica teorica, alla progettazione termomeccanica dei componenti e dei sistemi, alle analisi e simulazioni di ambienti sottoposti a condizioni estreme di vuoto e altissime tensioni.
«L’Ufficio Tecnico del Consorzio RFX utilizza da ormai una ventina d’anni il software CATIA V5 per lo sviluppo di soluzioni tecniche e per il supporto alla progettazione di tutto ciò che viene pensato e realizzato nell’ambito dei vari programmi di ricerca – spiega Matteo Valente, Head of Thermo-mechanical Systems Engineering Group del Consorzio RFX. «Come PLM viene invece utilizzato Smarteam, con opportune customizzazioni specifiche concordate con i nostri partner internazionali. La scelta di un abilitatore tecnologico come TS Nuovamacut, azienda del Gruppo TeamSystem, è stata fondamentale per avere il supporto alla gestione dell’infrastruttura CATIA/Smarteam, in particolare per la gestione del parco software, per il supporto nelle attività di sistema, per l’indirizzamento verso nuovi pacchetti di soluzioni per il settore della ricerca, per la risoluzione di problematiche specifiche o per le attività di upgrade dei sistemi. Nuovamacut ha avuto inoltre un ruolo importante nell’implementazione del sistema CAD-CAM per la nostra Officina Meccanica, nonché nelle attività di formazione dei nostri progettisti e operatori tecnici».
CATIA e la sfida senza precedenti
La ricerca sulla fusione è caratterizzata da sfide scientifico-tecnologiche senza precedenti. «Nel nostro caso, il ricorso a tecnologie CAD del livello di CATIA è stato fondamentale per poter sviluppare componenti e sistemi di elevata complessità tecnica – dichiara Valente «Molti dei modelli che gestiamo sono costituiti da migliaia di codici. La complessità di gestione sia della fase di progettazione che della configurazione dei sistemi al variare dei requisiti, ha spinto verso l’adozione di un’infrastruttura basata su un software adottato e ormai rodato in contesti analoghi». CATIA permette inoltre di integrare e gestire modelli di grandi dimensioni per simulare le fasi di installazione degli impianti e dei componenti.
Innovazione e Big Science
Progetti complessi e di grandi dimensioni come NBTF e ITER avanzano grazie a un mix di fattori, tra cui la tecnologia. «Realtà aumentata/virtuale, robotica, metrologia avanzata e intelligenza artificiale giocano ruoli fondamentali. La realtà aumentata supporta il posizionamento dei componenti in ITER, mentre la robotica facilita il movimento remoto di sistemi sensibili. In metrologia, si usano strumenti come laser tracker, scanner, tecniche di fotogrammetria e virtual fitting per il montaggio. L’IA è essenziale per la gestione dei tokamak, aiutando a prevedere le “plasma disruption” e ottimizzare la stabilità operativa. Inoltre, chatbot basati su IA migliorano l’accesso alla conoscenza accumulata sulla fusione», conclude Valente.
