핵융합 에너지의 힘 활용

여기 지구에서 태양의 핵에서 일어나는 핵융합 반응을 재현합니다. 이것이 인류 역사상 가장 야심찬 엔지니어링 프로젝트 중 하나인 ITER에서 과학자와 엔지니어가 수행한 임무입니다.

ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)는 35개국이 협력하여 토카막이라는 대규모 실험 핵융합 장치를 제조 및 운영하는 곳입니다. 100만 개의 부품과 천만 개의 부품으로 제작되고 핵융합 에너지를 활용하도록 설계된 ITER는 플라즈마 반경이 6.2m이고 진공 용기가 섭씨 1억 5천만도에 달하는 온도를 견딜 수 있는 840m3의 진공 용기를 갖춘 세계 최대의 토카막이 될 것입니다. 그 이하도 아닙니다.

ITER의 목적은 대규모, 무탄소 에너지원으로서 핵융합의 타당성과 비용 효율성을 입증하는 것입니다. 이를 위해 ITER 프로젝트의 토카막은 50MW의 입력 가열 전력에서 500MW의 핵융합 전력을 생성하여 10배의 전력 회수율(Q=10)에 도달하도록 설계되었습니다.

칸타브리아 회사 Equipos Nucleares, SA(ENSA)는 토카막의 토로이달 진공 용기용 부품을 설계하고 제작하는 임무를 맡았습니다. 이 프로젝트는 프랑스 남부 Cadarache의 180헥타르 부지에 건설 중인 39개의 건물과 기술 구역에 수용될 예정입니다. 시설의 핵심인 토카막 빌딩(Tokamak Building)은 철근 콘크리트로 지어진 인상적인 7층 구조입니다. 건물이 구조적으로 완성되었으므로 장비를 설치하고 조립할 수 있습니다.

의심의 여지 없이, 조립 공정 중 직경 28m, 23,000톤 토카막의 치수를 제어하려면 기계 작동에 대한 정확한 공차를 달성하기 위해 매우 정확한 3차원 측정 장비가 필요합니다.

이것이 AsorCAD의 기여가 최대한의 가치를 발휘하는 곳입니다.

정확한 치수를 위한 올바른 파트너

지난 25년 동안 스페인에 본사를 둔 엔지니어링 회사인 AsorCAD는 3D 기술 분야에서 탁월한 전문성을 갖춘 것으로 알려져 왔습니다. 이러한 이유로 ENSA는 AsorCAD에 ITER 프로젝트의 핵융합로 건설을 위한 3D 스캐닝, 역엔지니어링 및 계측 작업을 맡길 것을 요청했습니다.

2015년 초부터 ENSA는 AsorCAD의 전문 지식을 활용하고 있습니다. 그들은 함께 토러스라고도 불리는 토카막 플라즈마 챔버의 9개 섹터 측면 가장자리를 스캔할 수 있었습니다. 각 부문이 별도로 제조되기 때문에 서로 다른 섹션을 연결하고 조립된 후 완벽하게 만날 수 있도록 접합 부품을 설계해야 하기 때문에 이는 필수적인 작업이었습니다.

완벽한 피팅을 위한 정밀한 3D 측정

토러스의 다양한 섹션을 완벽하게 맞추기 위해 AsorCAD는 환상형 부품에는 Creaform MetraSCAN 3D 스캐너를 사용하고 대규모 부품에는 MaxSHOT 3D 사진 측량 시스템을 사용했습니다. 그런 다음 역시 Creaform에서 제조한 HandyPROBE CMM을 사용하여 일부 측정값을 검증했습니다.

엄격한 설정 요구 사항이 없기 때문에 이 3D 측정 장비는 휴대가 가능하고 현장 작업에 대한 신뢰성이 높습니다. 측정 정확도는 환경의 불안정성에 영향을 받지 않습니다. 즉, 움직임, 진동, 온도나 조명 조건의 변화에 ​​영향을 받지 않습니다. 이러한 품질 덕분에 AsorCAD는 막대한 장비를 운반할 필요 없이 ENSA 시설에서 매우 정확한 3D 스캐닝 및 측정을 수행할 수 있었습니다.

각 토러스 섹터의 측면 가장자리에 대한 3D 스캔이 정확하게 캡처되면 AsorCAD는 Geomagic Design X 소프트웨어를 사용하여 해당 CAD 모델을 만들었습니다.

그런 다음, ENSA는 리버스 엔지니어링을 통해 다양한 기존 섹션을 결합하기 위한 정확한 치수의 연결 요소를 설계할 수 있었습니다. AsorCAD는 MetraSCAN 3D 스캐너를 다시 사용하여 최종 검사 및 승인을 위해 제조된 모든 접합 부품을 스캔했습니다.

탄소 없는 에너지로 가는 길