核融合エネルギーの力を活用する

太陽の核で起こっている核融合反応を地球上で再現します。 これは、人類史上最も野心的な工学プロジェクトの 1 つである ITER で科学者と技術者が取り組んだ使命です。

ITERは国際熱核融合実験炉の略で、35カ国の協力によりトカマクと呼ばれる巨大核融合実験装置を製造・運転するものです。 100万個の部品と1,000万個の部品で構築され、核融合エネルギーを利用するように設計されたITERは、これまでに建設された世界最大のトカマクとなり、プラズマ半径6.2メートル、摂氏1億5,000万度に達する温度に耐えることができる840立方メートルの真空容器を備えています。それ以下ではありません。

ITER の目的は、大規模なカーボンフリー エネルギー源としての核融合の実現可能性と費用対効果を実証することです。 この目的のために、ITER プロジェクトのトカマクは、50 MW の入力加熱電力から 500 MW の核融合電力を生成し、10 倍の電力収益率 (Q=10) に達するように設計されています。

カンタブリアの企業 Equipos Nucleares, SA (ENSA) は、トカマクのトロイダル真空容器のコンポーネントの設計と製造を任務としています。 このプロジェクトは、南フランスのカダラッシュにある 180 ヘクタールの敷地に建設中の 39 棟の建物と技術エリアに収容されます。 施設の中心であるトカマク ビルディングは、鉄筋コンクリート造の印象的な 7 階建ての建物です。 建物は構造的に完成しているので、設備の設置や組立が可能です。

疑いの余地なく、組立プロセス中に重量 23,000 トン、直径 28 メートルのトカマクの寸法を管理するには、機械の動作に対する正確な公差が確実に達成されるように、高精度の 3 次元測定装置が必須となります。

ここで、AsorCAD の貢献が最大限に発揮されます。

正確な寸法を実現する適切なパートナー

過去 25 年間にわたり、スペインに本拠を置くエンジニアリング会社 AsorCAD は、3D テクノロジーに特化したことで知られてきました。 このため、ENSA は AsorCAD に対し、ITER プロジェクトの核融合炉を建設するための 3D スキャン、リバース エンジニアリング、計測作業を担当するよう依頼しました。

2015 年初頭以来、ENSA は AsorCAD の専門知識の恩恵を受けています。 彼らは協力して、トーラスとも呼ばれるトカマクのプラズマ室の9つのセクターの側端をスキャンすることができた。 これは、各セクターが個別に製造されるため、異なるセクションを接続し、組み立て後に完全に結合するように接合部分を設計する必要があるため、不可欠な作業でした。

正確な 3D 測定により完璧なフィッティングを実現

トーラスのさまざまなセクションを完璧にフィットさせるために、AsorCAD はトロイダル コンポーネントには Creaform MetraSCAN 3D スキャナーを、大型部品には MaxSHOT 3D 写真測量システムを使用しました。 次に、同様に Creaform 製の HandyPROBE CMM を使用していくつかの測定を検証しました。

厳格なセットアップ要件がないため、この 3D 測定機は持ち運びが容易で、現場での作業でも信頼性が高くなります。 測定精度は環境の不安定性の影響を受けません。つまり、動き、振動、温度や照明条件の変化の影響を受けません。 これらの品質により、AsorCAD は、巨大な機器を輸送することなく、ENSA 施設で高精度の 3D スキャンと測定を実行できるようになりました。

各トーラス セクターの側端の 3D スキャンが正確にキャプチャされると、AsorCAD は Geomagic Design X ソフトウェアを使用して、対応する CAD モデルを作成しました。

次に、ENSA はリバース エンジニアリングによって、さまざまな既存のセクションを結合するための正確な寸法の接続要素を設計できました。 AsorCAD は、最終検査と承認のために、MetraSCAN 3D スキャナーを再度使用して、これらすべての製造された接合部品をスキャンしました。

カーボンフリーエネルギーへの道を進む