L ESPERIENZA DI ANSALDO NUCLEARE SULLA FUSIONE

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1 L ESPERIENZA DI ANSALDO NUCLEARE SULLA FUSIONE G. P. Sanguinetti Italian ITER Business Forum IIBF Giugno 2014 Milano 26/06/2014 1

2 Indice 1. Chi siamo 2. Background nella fusione nucleare 3. Fornitura settori del Vacuum vessel di ITER 4. Attività sul Divertore 5. Possibili collaborazioni 2

3 1. Chi siamo Ansaldo Nucleare è l azienda del gruppo Ansaldo Energia che opera nel mercato nucleare Ansaldo Energia, il maggiore fornitore italiano di impianti e componenti per la produzione di energia (termoelettico, idroelettrico, geotermico), ha un parco macchine installato di oltre MW in più di 90 paesi, 3000 dipendenti, un fatturato (2013) di circa Mil 3

4 Ansaldo Nucleare persegue tre linee di business: Nuovi Impianti (fissione e fusione) Service Waste e Decomissioning Ha un fatturato (2013) di 62,5 Mil, cui si aggiunge quello della controllata (100%) NES (UK), pari a 42 Mil Numero complessivo di risorse di oltre 600 unità Ansaldo Nucleare ha costruito, in raggruppamento con AECL l unica centrale nucleare entrata in esercizio in Europa negli ultimo 10 anni (Cernavoda 2, in esercizio dal 2007) 4

5 Ansaldo Nucleare è una consolidata realtà internazionale In rosso sono evidenziati i paesi in cui opera (2014) Construction and Services Sanmen NPP (China) - AP1000 Mochovce NPP (Slovakia) VVER V Embalse NPP (Argentina) Candu 6 Cernavoda NPP (Romania) Candu 6 Chernobyl NPP (Ukraine) RBMK Tianwan NPP (China) VVER V ITER Fusion reactor (France) Decommissioning and RadWaste Management Joint Research Center Ispra (Italy); Superphénix NPP (France), Ignalina NPP (Lithuania), Trino NPP (Italy), Caorso NPP (Italy), EUREX Nuclear Facility (Italy), Chernobyl NPP (Ukraine) 5

6 Principali attività in corso Supporto ad ENEL per il completamento Centrali Mochocve 3 & 4 (VVER 240), Slovacchia ( 35 persone sul sito) Centrale Nucl. Embalse (Argentina): protagonista del PLEX (programma di estensione vita impianto) e fornitore sistemi di sicurezza Superphenix (Francia): partecipazione al decomissioning in consorzio con AREVA (20 esperti sul sito) Progettista (metal containment) o progettista e fornitore (Passive Residual Heat Removal heat exchanger) di componenti innovativi per gli impianti Wesitnghouse AP1000 in costruzione in Cina Fornitore (con Mangiarotti e Walter Tosto) dei settori della camera a vuoto di ITER (quota Europea) AP1000 Steel Containment Vessel Bottom Head (Sanmen 1 China) 6

7 2) Background nella Fusione Nucleare Il coinvolgimento di Ansaldo nella Fusione non è recente, ma dura, con continuità da oltre 30 anni, nei quali Ansaldo ha contribuito ai principali programmi di ricerca Europei sulla Fusione, fornendo sia attività di ingegneria sia componenti «high tech» Dal 2010 le attività sulla Fusione sono in carico ad Ansaldo Nucleare 7

8 R&D e Forniture per JET ( ) JET è il più grande tokamak al mondo, sito in Abingdon (UK), in esercizio dal 1983 Remote Handling : Unità motrici & end effectors per il braccio manipolatore in-vessel Divertor Tile Carriers Transfer Facility 8

9 Progettazione della macchina IGNITOR ( ) IGNITOR è Tokamak ad alto campo, concepito dal Prof. B. Coppi (MIT) come una macchina in grado di raggiungere l ignizione Ansaldo ha sviluppato, su contratti ENEA, la progettazione ingegneristica dell intera macchina IGNITOR Modello CATIA 3D CATIA di integrazione assieme macchina Modello ANSYS 3D di un settore della camera a vuoto 9

10 Progettazione & Mock ups per ITER ( ) Nella fase di design che ha preceduto la decisione di costruire ITER, Ansaldo ha contribuito alla progettazione di alcuni componenti chiave (camera a vuoto, divertore, magneti) ed alla progettazione del sistema di raffreddamento macchina (in particolare a quello «primario», il PHTS) Inoltre ha progettato e fornito mock ups a piena scala VVPSM Tritium Building Cooling water system Layout Vacuum Vessel Poloidal Sector Model Mock Up (VVPSM) 10

11 3) Fornitura dei settori della camera a vuoto di ITER Il raggruppamento AMW, composto da Ansaldo Nucleare (leader), Mangiarotti, Walter Tosto) ha ottenuto il contratto per la fornitura di 7 settori della Camera a Vuoto di ITER (quota europea) Vacuum Vessel 11

12 Camera a vuoto di ITER Struttura scatolata saldata in acciao inox, 316 L(N)IG, con requisiti di tolleranze dimensionali mai ottenuti prima su componenti di simili dimensioni E un componente nucleare, in pressione, rilevante per la sicurezza 12

13 ITER Vacuum Vessel AMW Grouping and its Customer Chain Fusion for Energy, Barcellona (SP), AMW Contractual Customer ITER International Organization, Cadarache (F) Plant designer and operator A.B. Vincotte (Accepted Notified Body) Assess the compliance of the project to the French technical codes and applicable laws Ansaldo Nucleare (ANN), Genova (I) Project Management, Engineering Coordination, QA e QC Programs, Documentation Managem., Material Procurements, Follow up of critical subcontractors Mangiarotti (MGR), Monfalcone (I), Walter Tosto (WTO), Chieti (I) Manufacturing Design, Mock ups, Qualification of special processes, Material Procurements VV fabrication 13

14 ITER Vacuum vessel AMW supply chain AMW si serve di un ampia rosa di fornitori qualificati, per la produzione dei materiali, qualifiche UT non convenzionali, analisi numeriche, saldature a fascio elettronico, controlli dimensionali, lavorazioni di macchina,.. Abex (Torino, I) Product Lyfecycle Management System (PLM) Natec (Gijόn, Spain) - Welding Distortion Numerical Simulation Outokumpu (Degerfors, Sweden) 316 L(N) IG Rolled Plates R-Kind (Gummersbach, Germany) 316 L(N) IG Forgings Thyssenkrupp (Maurepas, France) 316 L(N) IG Forgings Valbruna (Vicenza, Italy) 316 L(N) IG Forgings Tecnatom (Madrid, Spain) UT qualifications and procedures Bohler Welding (Milano, Italy) Welding Filler Metal 14

15 4) Attività sul Divertore Parti Strutturali Fornitura dei Prototipi a piena scala dei componenti strutturali del divertore (inner ed outer vertical target, dome liner and cassette body) I prototipi hanno confermato la fattibilità costruttiva del progetto ed hanno permesso a EFDA/F4E di affrontare, per la prima volta, le problematiche di integrazione 15

16 4) Attività sul Divertore Parti affacciate al plasma Sviluppo tecnologico e fabbricazione mockups Ansaldo, con ENEA come partner tecnologico, ha sviluppato i processi di fabbricazione delle parti di divertore affacciate al plasma ed, in particolare: la tecnologia di giunzione fra il rivestimento refrattario (CFC or W) ed il condotto di raffreddamento (CuCrZr) tecniche di controllo agli ultrasuoni innovative Tali tecnologie sono state messe a punto con la costruzione di oltre un centinaio di mock ups 16

17 Divertore Parti affacciate al plasma Le tecnologie di fabbricazione/ispezione sono state validate sottoponendo i mock ups ad cicli di irraggiamento termico (fino a 20 MW/m 2 )rappresentativi delle condizioni di esercizio di ITER 17

18 Divertore Parti affacciate al plasma Fabbricazione di prototipi a media scala dell Inner Vertical Target Prototipo «misto», cioè con rivestimento in materiale «misto», comprendente sia CFC sia W Il prototipo è stato testato con successo in condizioni di alto flusso termico più severe di quelle di esercizio di ITER (EFREMOV, 2007) Il prototipo ha qualificato la tecnologia ed il fabbricante quale possibile fornitore di ITER 18

19 Divertore Parti affacciate al plasma Prototipo «full Tungsten», rivestito al 100% di W Realizzato daansaldo Nucleare/ENEA per F4E nel 2012 In attesa delle prove ad alto flusso termico (gestite direttamente dal ns. Cliente) 19

20 Divertore Parti affacciate al plasma Fabbricazione del prototipo a piena scala dell Inner Vertical Target A Maggio 2012 Ansaldo Nucleare ha ricevuto il contratto per la fornitura di un prototipo a piena scala dell Inner Vertical Target (IVT) del divertore di ITER. Tale prototipo, costruito con processi qualificati e con lo stesso regime di garanzia di qualità previsto per il componente della macchina, rappresenta la fase intermedia fra le precedenti attività di R&D e sviluppo tecnologico, laboratory driven e la futura fase di produzione industriale (di serie) Per tale motivo, ad Ansaldo Nucleare-ENEA si è affiancato, come partner manifatturiero, Ansaldo Energia, che ha investito in una linea di produzione dedicata 20

21 Divertore Parti affacciate al plasma Obiettivi principali raggiunti Creazione di una nuova area dedicata alla linea di produzione dell IVT del Divertore di ITER Qualifica di processi e personale su nuovo forno con percentuali di scarto sui monoblocchi quasi nulle (<1%) Monoblocchi in W dopo il casting Fabbricazione del primo componente (PFU) in W a piena scala con risultati più che soddisfacenti in seguito a controlli UT e dimensionali PFU Full W full scale 26/02/

22 Possibili Collaborazioni Ansaldo Nucleare e la controllata NES intendono continuare a contribuire allo sviluppo di ITER, partecipando alle gare per attività/aree/tecnologie in cui hanno esperienza e collaborando con altri soggetti industriali per integrare/estendere la gamma dei servizi offerti In particolare: Attività di ingegneria impiantistica di una certa complessità e volume Attività di progettazione specialistica e studi di sicurezza Realizzazione di attrezzature, tooling, test facilities per movimentazione / assemblaggio di componenti Realizzazione di componenti ingegnerizzati (parti di macchina)... 22

23 Gian Paolo Sanguinetti : Gianpaolo.Sanguinetti@ann.ansaldo.it Dario Galbiati : Dario.Galbiati@ann.ansaldo.it 23