La impresión 3D impulsa el avance de la tecnología de fusión en la Universidad de Princeton
Los prototipos agilizan el proceso de montaje y reducen los riesgos del experimento del reactor Tokamak esférico de última generación desarrollado por el PPPL
Según ha informado el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL), la impresión en 3D está desempeñando un papel fundamental en el avance de las investigaciones sobre la energía de fusión, ya que ha permitido agilizar los procesos de montaje y reducir los riesgos durante las obras de modernización del National Spherical Torus Experiment (NSTX-U). Los ingenieros utilizan modelos impresos en 3D a escala real para simular las etapas de ensamblaje más complejas, comprobar que los componentes encajan a la perfección y evitar costosos retrasos antes de que lleguen las piezas reales.
El núcleo del NSTX-U es un potente haz magnético formado por un imán de campo toroidal (TF) y una bobina de calentamiento óhmico (OH). El imán de TF transportará hasta 4 millones de amperios para confinar el plasma sobrecalentado, mientras que la bobina de OH se encargará de generar el campo eléctrico utilizado para calentarlo. Este sistema será esencial para probar si los reactores Tokamaks esféricos compactos son una forma más eficiente de aprovechar la energía de fusión.
Aunque el módulo TF-OH real se está construyendo en Elytt Energy (España), el equipo del PPPL ha fabricado una réplica impresa en 3D de 40 pulgadas de alto para que sirva de modelo. «Imagínate que fuera un decorado de Hollywood y hubiéramos pintado la impresión 3D del módulo de otro color. Ese es más o menos el aspecto que tiene el equipo», explica Tom Jernigan, director de Proyectos.
Este prototipo permitirá a los ingenieros preinstalar 36 tuberías de agua de refrigeración y otros componentes por adelantado. «El uso de prototipos impresos en 3D ha sido decisivo para minimizar los riesgos y acelerar el calendario», afirma Dave Micheletti, director de Proyectos del NSTX-U. «Nos permite asegurarnos de que los componentes encajarán entre sí y elimina la necesidad de tener que volver a fabricarlos una vez iniciado el montaje final».
Hasta la fecha, el equipo ha fabricado más de 50 componentes impresos en 3D, incluidos modelos de barras conductoras de cobre y soportes de alta precisión. Cada uno de ellos ha permitido garantizar la correcta alineación de las piezas antes de empezar a fabricar e instalar las versiones reales. Los investigadores también se han anticipado preparando 2000 placas de plasma con tolerancias extremadamente precisas, un paso esencial para que puedan soportar el intenso calor de la fusión.
En Elytt Energy, los prototipos impresos en 3D han servido como guía durante la fabricación del imán de TF, que se está construyendo en cuatro cuadrantes compactos. Después, estos se envolverán en la bobina de OH y se sellarán hasta conformar un imán sólido mediante un proceso de impregnación por presión al vacío.
Cuando el módulo de TF-OH definitivo vuelva al PPPL a finales de 2025, se insertará en el contenedor al vacío del NSTX-U y estará listo para iniciar este experimento de fusión nuclear de última generación. Mientras tanto, la impresión 3D seguirá desempeñando su papel entre bastidores, garantizando que todas las piezas encajen.
