CENTRO CONGRESSI UNIONE INDUSTRIALE

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1 Partecipazione ai progetti della Fusione Nucleare l Esperienza Ansaldo G.P. Sanguinetti; E. Verdesio CENTRO CONGRESSI UNIONE INDUSTRIALE Via Vela 17, Torino 17 Maggio 2011

2 Fusione Nucleare: esperienza Ansaldo Ansaldo è coinvolta da oltre 30 anni nei programmi di ricerca sulla Fusione Nucleare ed ha contribuito a tutti i principali progetti europei, sia con attività di ingegneria e progettazione sia con la fornitura di componenti ad alta tecnologia. In particolare Ansaldo ha contribuito: alla realizzazione e successive modifiche della macchina JET (Joint European Torus), la principale macchina di ricerca sulla fusione operativa, costruita dall EURATOM nel sito di Culham (UK) e funzionante dal 1983 (L esperienza del JET ha rappresentato tecnologica per la progettazione di ITER) la principale base scientifica e Alla realizzazione della macchina FTU a Frascati, funzionante dal 1989 Alla progettazione della macchina IGNITOR, su commesse ENEA ad ITER (progettazione, R&D, fornitura di componenti chiave della macchina in corso) prototipi, realizzazione di

3 JET: Attività successive alla costruzione ( ) Unità motrici ed End Effector per il manipolatore in vessel Sistema per il controllo della stabilità verticale del plasma Sistema per la movimentazione remota del divertore Mock ups di divertore

4 IGNITOR Attività di Ingegneria ( ) Modelli 3D CATIA ed ANSYS del settore di camera a vuoto Modello 3D CATIA di integrazione dell assieme macchina

5 Fornitura Magneti ( ) ITER Prototipo Bobina Toroidale Bobine Toroidali per ASDEX UG (IPP) Nel 2001 il ramo di azienda dedicato alla progettazione e costruzione dei magneti è stato ceduto da Ansaldo ad un imprenditore privato (Gruppo Malacalza) che ha proseguito l attività nella stessa sede, con una nuova società: ASG Superconductors SpA

6 ITER Attività di Ingegneria ( ) Le attività di progettazione per ITER sono state acquisite principalmente attraverso il consorzio EFET, che raggruppa le principali industrie Nucleari Europee (www. efetgrouping.com), a cui la Commissione Europea aveva assegnato un ordine quadro per la progettazione ingegneristica di ITER ( ) La progettazione Ansaldo ha riguardato: ITER - componenti e sistemi della macchina: camera a vuoto, divertore, magneti, manipolazione remota, alimentazioni elettriche, sistema di raffreddamento primario della macchina - design & cost assessment - studi sul sito DEMO (dimostrativo di reattore a fusione) Power Plant Conceptual Studies (studi possibile reattore commerciale a Fusione) Inoltre Ansaldo ha ricevuto contratti diretti sia da ITER sia da F4E

7 ITER: Progettazione del sistema di raffreddamento primario Ansaldo Nucleare ha svolto la progettazione impiantistica del sistema di raffreddamento primario di ITER, inclusiva della validazione in caso di sisma e del programma di costruzione/installazione Layout del sistema di raffreddamento primario nella parte superiore dell edificio reattore Layout del sistema di raffreddamento nell edificio trizio

8 ITER: Divertore e Camera a vuoto Camera a vuoto Divertore

9 ITER Attività di R&D e realizzazione prototipi ( ) Attività di R&D e realizzazione prototipi a piena scala sono stati acquisite in gare europee ed hanno riguardato, sostanzialmente Camera a vuoto Divertore Tali attività sono state svolte con il ricorso a PMI per gli aspetti fabbricativi ed ad ENEA-Fusione per quelli legati a particolari tecnologie La realizzazione di prototipi è stata rilevante anche per il progetto ITER: Camera a vuoto il prototipo a piena scala di una parte del settore poloidale ha dimostrato la fattibilità della costruzione della camera a vuoto, con particolare riferimento alle strette tolleranze finali richieste Divertore I prototipi a piena scala delle parti strutturali del divertore (inner ed outer vertical target, dome liner e cassetta) hanno confermato la loro fabbricabilità e permesso di capire le problematiche della loro integrazione L industrializzazione della tecnologia ENEA per i componenti ad alto flusso ha spezzato il monopolio esistente per tali prodotti

10 ITER - Prototipi: Settore poloidale della camera a vuoto (VVPSM) VVPSM Settore di Camera a vuoto VVPSM alla fine della costruzione

11 ITER - Prototipi: Componenti strutturali del Divertore Ansaldo Ricerche si è aggiudicata tre gare europee per la progettazione e realizzazione dei prototipi a piena scala delle parti strutturali in acciaio del divertore (inner ed outer vertical target, dome liner, cassetta) Le forniture sono state completate con successo alla fine del 2006 (fabbricazioni eseguite dalla SIMIC di Camerana, CN ) Inner Vertical Target Outer Vertical Target Dome liner Cassetta

12 ITER - Prototipi: Componenti strutturali del Divertore Componenti del divertore durante la fase di integrazione presso ENEA / Brasimone

13 ITER R&D: Componenti affacciati al plasma Sviluppo congiunto con ENEA-Fusione Componenti monoblocco in W provati con successo in condizioni più severe di quelle di esercizio macchina (20 MW/m 2 ) Componenti in CFC provati con successo in condizioni più severe di quelle di esercizio macchina (25 MW/m 2 )

14 ITER - PROTOTIPI: Componenti del divertore affacciati al plasma Ansaldo Ricerche, in collaborazione con ENEA, ha fabbricato un prototipo del vertical target del divertore che ha superato le prove di qualifica simulanti le reali condizioni di esercizio di ITER Sono stati così qualificati per le forniture di ITER sia le tecnologie di fabbricazione, sia il fabbricante (Ansaldo) Prototipo di qualifica del vertical target

15 ITER - PROTOTIPI: Componenti del divertore affacciati al plasma Contratti in corso Manufacturing of full Tungsten monoblock components E in corso la fabbricazione, in collaborazione con ENEA-FUS di prototipi e mockups rappresentativi delle unità ad alto flusso in W del divertore di ITER 15 W Monoblock mock-ups 2 W Vertical Target Qualification Prototypes

16 ITER - PROTOTIPI: Componenti del divertore affacciati al plasma Contratti in corso Manufacturing of CFC monoblock mock-ups with alternative CFC grade E in corso la fabbricazione, in collaborazione con ENEA-FUS di 10 mock- ups in CFC (Carbon Fiber Composite) rappresentativi delle unità ad alto flusso in CFC del divertore di ITER CFC Monoblock mock-up

17 ITER: Realizzazione dei settori della camera a vuoto Il ragruppamento Ansaldo Nucleare-Mangiarotti-Walter Tosto (Ansaldo Nucleare leader) si è aggiudicato (ottobre 2010) la gara europea per la realizzazione dei settori della camera a vuoto di ITER La camera da vuoto è il componente più importante della macchina di ITER: la sua complessità, le dimensioni, la quantità di saldatura e il grado di precisione necessari per fabbricarla, rendono il contratto uno dei più importanti e tecnologicamente impegnativi del progetto ITER. Il contratto, della durata di 6 anni e valore quasi 300 milioni di euro, è quello di maggior valore unitario del contributo europeo a ITER

18 ITER: Realizzazione dei settori della camera a vuoto Fornitura di 7 settori della camera a vuoto di ITER (I restanti 2 necessari per completare la camera toroidale sono forniti dalla Corea) La fornitura di ciascun settore comprende Fabbricazione del main vessel o D shape, scatolato a doppia parere, in acciaio inox austenitico 316L(N)IG, spessore 60 mm, comprensivo dei supporti per gli internals (blanket, divertore, bobine di controllo plasma ed altra strumentazione) e del piping per il loro raffreddamento La saldatura a main vessei dei ports (Upper, forniti dalla Russia, lower, forniti dalla Corea), L installazione degli IWS (In Wall Shielding), schermi neutronici forniti dall India, da posizionare all interno della doppia parete

19 ITER: Realizzazione dei settori della camera a vuoto AMW Consortium Manufacturing Route MAIN VESSEL SEGMENTS Upper Segment VAR - AB Equatorial Segment VAR - ABCD Inboard Segment VAR - A Lower Segment VAR - ABCDE

20 ITER: Realizzazione dei settori della camera a vuoto PS1 PS2 PS3 PS4 L approccio Generale è basato su quattro segenti finiti partendo con la fabbricazione dall inner shell e finendo con l outer shell. I quattro segmenti verranno assemblati e lavorati su un frame dedicato.

21 Partecipazione ad ITER ITER - Peculiarità ITER è uno dei maggiori progetti di ricerca a livello mondiale, con dimensioni molto superiori a qualsiasi macchina per fusione realizzata fino ad oggi ITER è una macchina nucleare, soggetta alle prescrizioni ed autorizzazioni dell Ente di Sicurezza nelle fasi di progettazione, costruzione ed esercizio ITER rappresenta un prototipo e non un first of the kind in senso industriale, suscettibile di realizzazioni successive. La realizzazione dei componenti del cuore della macchina richiede il possesso preesistente delle relative tecnologie di fabbricazione e controllo Il valore stimato dei contratti di costruzione/fornitura è rilevante

22 Partecipazione ad ITER Attività non continuative Aspetti critici Attività complesse che presentano rischi tecnico/economici Attività che richiedono l utilizzo di risorse umane pregiate, che vengono così sottratte ad altri impieghi E indispensabile notevole flessibilità tecnico/gestionale: tempi di offerta brevi, tempi di assegnazione dell ordine lunghi (6-9 mesi) Alcune condizioni presenti nei contratti F4E Responsabilità del fornitore Include quella per danni indiretti e consequenziali; Diritti di proprietà intellettuale uso gratuito a F4E/ITER ed a pagamento a loro fornitori di tutto il know how preesistente al contratto e necessario per la sua esecuzione

23 Partecipazione ad ITER Aspetti Positivi Le attività per la fusione hanno molta visibilità: ITER rappresenta il 10% degli investimenti annuali nel sito di Cadarache ed il 90% della sua visibilità Crescita del personale e delle imprese (attività complesse, in ambiente internazionale, in regime di garanzia della qualità) Crescita del know how tecnologico

24 Grazie per l attenzione Gianpaolo Sanguinetti, Emanuele Verdesio