Nel cuore del New Jersey, un gruppo di ingegneri statunitensi sta portando avanti un progetto molto curioso e nello stesso tempo promettente nella corsa all’energia da fusione, poiché utilizza strumenti decisamente poco convenzionali per l’ambito scientifico: stampanti 3D e prototipi in plastica. Il laboratorio Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), che fa capo al Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, sta infatti sfruttando la prototipazione rapida per preparare con precisione l’assemblaggio di uno dei componenti più complessi e delicati della sua macchina sperimentale per la fusione: il sistema magnetico principale.
Il National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U), su cui il laboratorio lavora da anni, mira a dimostrare l’efficacia dei tokamak sferici compatti, un tipo di reattore che potrebbe offrire un percorso più efficiente verso le centrali a fusione del futuro. Per farlo, servirà un potente campo magnetico in grado di confinare il plasma a temperature superiori a quelle del Sole. Il cuore di questo sistema è un enorme magnete toroidale, circondato da una bobina OH per il riscaldamento, attualmente in costruzione in Spagna presso l’azienda Elytt Energy.
Nell’attesa della consegna, prevista per l’autunno 2025, il team statunitense ha ideato una soluzione tanto semplice quanto efficace: stampare in 3D una replica fedele, alta circa un metro e larga 60 centimetri, della parte superiore del pacchetto magnetico. Questo modello consente agli ingegneri di simulare in modo preciso le fasi di assemblaggio e di verifica degli alloggiamenti dei componenti, inclusi i 36 condotti d’acqua necessari per raffreddare i magneti durante gli esperimenti.
“Se fosse un set cinematografico e lo dipingessimo di un altro colore, sembrerebbe la macchina vera,” ha dichiarato Tom Jernigan, responsabile del progetto, sottolineando quanto questa soluzione abbia contribuito a ridurre errori e a risparmiare tempo e denaro. Un vero “protagonista silenzioso”, che consente anche di anticipare l’installazione delle oltre 2.000 piastrelle protettive che rivestiranno l’interno del tokamak, garantendo precisioni al decimillesimo di pollice (circa 0,0025 mm).
Il lavoro di precisione si estende fino a Madrid, dove il magnete vero e proprio viene costruito pezzo per pezzo come una torta suddivisa in quattro spicchi, che saranno poi compattati, avvolti in fibra di vetro e resinati a caldo per diventare un unico blocco solido. Anche in Spagna, i prototipi sono serviti per collaudare ogni fase prima di passare ai materiali definitivi. “Abbiamo superato una delle fasi più impegnative,” ha dichiarato l’ingegnere Danny Cai del PPPL, riferendosi al processo di fusione e consolidamento dei segmenti magnetici.
L’intero pacchetto magnetico TF-OH, una volta ultimato e spedito negli Stati Uniti, sarà integrato all’interno dell’NSTX-U, e servirà per testare se queste strutture compatte potranno davvero rappresentare una via concreta verso la produzione stabile di energia da fusione.
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