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N el lontano 1985, quando i capi di stato americano e (allora)sovietico decisero, insieme all’Europa e al Giappone, di inizia-

re i lavori di definizione della futura macchina sperimentale a fusio-ne già si sapeva che sarebbe stata l’occasione giusta per l’industriaper acquisire le conoscenze necessarie alla costruzione di possibilifuturi reattori. Con la decisione presa il 28 giugno dell’anno scorsodi scegliere Cadarache (Francia) come sito di ITER, il progetto si èmesso in moto definitivamente, iniziando il conto alla rovescia perpoter cominciare la costruzione.L’accordo internazionale, che è in fase di finalizzazione e sarà ratifi-cato probabilmente verso la fine di questo anno, prevede che i part-ners, organizzati in agenzie nazionali (Figura 1), contribuiscano allacostruzione di ITER fornendo direttamente al progetto i componentidella macchina. Le trattative svoltesi durante gli ultimi due anni hannoportato ad una suddivisione dei componenti da fornire tra i partnersdel progetto, in base a quote predeterminate per ciascun partner, datradurre nella fornitura diretta di specifici “pacchetti” di fabbricazio-ne selezionati fra quelli in cui l’intera costruzione di ITER era stata

suddivisa nel 2001. Sulla base del progettopreparato dal gruppo di progetto di ITERper questi componenti, in alcuni casi detta-gliato mentre in altri ancora da svilupparenei dettagli, ogni partner si è impegnato afornire il componente, pronto per la installa-zione finale nella macchina. Nel 2001, sul-la base dei “pacchetti” di fabbricazione de-finiti da ITER, i partners analizzarono i costidei diversi componenti, giungendo, nel casodell’Europa, ad una stima del valore totaledell’impianto pari a circa 4,3 miliardi diEuro (valore aggiornato al 2005). La Figura2 mostra come tale valore sia ripartito tra ivari sistemi della macchina.

L’impianto ITER

L’impianto ITER comprende il reattore (il“tokamak”), i suoi impianti ausiliari e gli al-tri servizi di supporto locali. Nel tokamak la

corrente di plasma viene generata per induzione (in regime pulsato)e può essere estesa in regime continuo grazie a sistemi di radiofre-quenza o l’iniezione di particelle neutre ad alta energia. Il plasma èconfinato all’interno della camera da vuoto e tenuto lontano dalle suepareti grazie ad una “gabbia magnetica” costituita da intensi campimagnetici toroidali e poloidali. Nella camera da vuoto, oltre al diver-tore, sono contenuti i moduli del mantello, dove, nel reattore commer-ciale, oltre alla produzione del trizio, avverrà anche la trasformazio-ne dell’energia cinetica dei neutroni in energia termica per riscaldareil vettore termico da utilizzare poi in turbina.Il plasma di ITER è verticalmente allungato con una configurazioneche punta verso il basso, dove è situato il divertore, che ha il compitodi eliminare dal plasma i residui della reazione e le impurezze che, senon rimossi, lo raffredderebbero. Questo è uno dei componenti piùcritici, sottoposto ad elevato carico termico (fino a circa 10 MW/m2)e a fenomeni di erosione durante il funzionamento. Il volume del pla-sma è pari a 850 m3, circa dieci volte quello di JET, l’attuale macchi-na da fusione più grande del mondo. Il fattore di moltiplicazione

dell’energia (il rapporto tra la potenza da fusioneprodotta e quella necessaria a riscaldare il pla-sma) sarà circa pari a 10, inferiore di 4-5 volteal valore previsto nei futuri reattori commerciali.Tutta la macchina è contenuta dentro un criosta-to, anch’esso sotto vuoto, il cui compito è di isola-re termicamente i magneti superconduttori e an-che di essere la seconda struttura di contenimentodel trizio, oltre alla camera da vuoto. La superfi-cie occupata dall’intero impianto di ITER è para-gonabile a quella di una centrale nucleare.

di Enrico Di Pietro

ITER: una sfidaper l’industria europea

FIGURA 2 - Ripartizione percentualedel valore della macchina ITER

FIGURA 1L’organizzazioneprevista per ITER

Dott. Enrico Di Pietro, European Fusion DevelopmentAgreement, Close Support Unit Barcelona.

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La suddivisione tra i partners

La Figura 3 mostra la tempistica della costruzione di ITER. I lavori sulsito di Cadarache dovrebbero iniziare verso la fine del 2008, unavolta ottenuto, dalle autorità francesi, il permesso di costruzione. Perpoter rispettare la scala dei tempi prevista per il progetto, appenasarà firmato il trattato tra i partners e prima che ITER ottenga il per-messo di costruzione, saranno lanciati i contratti di fabbricazione dialcuni componenti, come le bobine di campo magnetico toroidale ela camera da vuoto. Questo è dovuto ai lunghi tempi di fabbricazio-ne di questi grandi componenti che, da soli, rappresentano circa il30% del valore della macchina. Con la conclusione delle trattative, ora sappiamo con sufficiente pre-cisione quali di questi componenti saranno competenza dell’Europa.L’89% della parte comune è stata distribuita tra i vari partners (EU,JA, CN, IN, KO, RF e US) dopo lunghe trattative rispettivamente se-condo il rapporto 4:2:1:1:1:1:1. Il restante 11% del valore di ITERverrà corrisposto in denaro ad ITER perché lo gestisca direttamentein attività quali integrazione ed assemblaggio. Il volume stimato tota-le degli ordini assegnati all’Europa, corrisponde ad un valore attualedi circa 1.550 MEuro. Leggeri aggiustamenti nella distribuzione ecomposizione dei “pacchetti” sono ancora possibili, senza però nul-la variare alla distribuzione totale dei costi. La gestione dei contrattidi costruzione a livello di ciascun partner sarà nelle mani di agenzieche avranno la responsabilità dei vari componenti. Nel caso dell’Eu-ropa, tale agenzia, la European Legal Entity (ELE), sarà situata inSpagna, a Barcellona, e avrà il compito non solo di seguire i lavoriper la preparazione dei componenti europei per ITER, bensì anchetutte le attività parallele incluse negli accordi raggiunti con i giappo-nesi durante le trattative di ITER. Dal canto suo, ITER avrà, per tutti i“pacchetti” di fabbricazione, la responsabilità della: - integrazione;- preparazione di specifiche tecniche (a vario livello di dettaglio);- programmazione delle consegne;

- assemblaggio della macchina;- linee guida per la qualità del prodotto;- verifica delle capacità del fornitore;- monitoraggio del lavoro svolto dai partners.

Il lavoro di costruzione previsto in Europa

Come detto, in Europa, la costruzione dei componenti per ITER verràguidata dalla ELE che dovrà selezionare le industrie e i laboratoripiù competenti per la costruzione dei componenti da fornire ad ITER,sulla base di regole europee per l’assegnazione dei contratti. Unostudio preliminare dei ‘pacchetti’ di fabbricazione ha mostrato co-me, in Europa, questo possa tradursi in un totale di circa 200 con-tratti. Di questi, circa 120 saranno per la costruzione, mentre gli altri80 saranno per servizi di ingegneria. Il valore di detti contratti è pre-visto essere, per i primi, tra 2 MEuro (minimo) fino a 60 MEuro(massimo), mentre, per i secondi, circa 2 MEuro (in media).ITER sarà una ottima opportunità per molte industrie europee per po-ter venire a contatto con questa moderna tecnologia. Questo lavorodovrebbe interessare grandi industrie, ma anche quelle medie e pic-cole che potrebbero consorziarsi per poter vedere aumentare le pro-prie possibilità di successo. Le capacità dell’industria europea sonostate già messe alla prova durante la fase di progettazione di ITER.Negli ultimi 10 anni, per poter validare il progetto dei componentipiù difficili da realizzare, molti contratti per la fabbricazione di pro-totipi sono stati lanciati da ITER in tutto il mondo ed alcuni di essi so-no stati portati a termine in modo brillante dall’industria europea.Un esempio emblematico è la fabbricazione e la successiva provadella bobina modello superconduttrice di campo magnetico toroida-le (Figura 4), che ha mostrato, durante le prove, prestazioni superio-ri a quelle che saranno necessarie in ITER. In tale realizzazione l’in-dustria italiana ha avuto un ruolo fondamentale in parti ad alto con-tenuto tecnologico, come la fabbricazione di cavi superconduttori ela realizzazione delle bobine superconduttrici.

FIGURA 3 - La tempistica prevista per la costruzione di ITER

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Come detto in precedenza, non appena sarà firmato l’accordo inter-nazionale di ITER, inizierà la costruzione dei componenti con più lun-ghi tempi di consegna. Questo tipo di contratti coinvolgerà le ditte conmaggiore esperienza e capacità tecniche ed econo-miche adeguate alla dimensione e complessità deicontratti. Anche in questa fase però non si può esclu-dere un coinvolgimento di industrie medio-piccoleche possono agire a supporto di quelle più grandi insettori specializzati. Questo gruppo di primi contrattisarà seguito da altri, una volta iniziata l’attività di co-struzione di opere civili e impianti sul sito di Cadara-che. In questa seconda fase, il coinvolgimento di in-dustrie più piccole sarà possibile ed auspicabile. Laterza fase inizierà con il lavoro di assemblaggio deicomponenti. A questo punto ci sarà bisogno di unnumero rilevante di industrie e del loro contributo inaree di estrema specializzazione. Per poter coinvol-gere in ITER il maggior numero possibile di industriee tenerle informate sugli sviluppi del progetto, l’Euro-pean Fusion Development Agreement (EFDA) hacreato una banca dati sul suo sito web.

La Banca dati dell’industria europea

Seguendo l’esempio del CERN e di ESA, EFDA ha pensato opportu-no creare una banca dati ove possono registrarsi le industrie interes-sate a collaborare al progetto ITER. Nell’applicazione, disponibilepresso il sito web di EFDA (http://www.efda.org), è possibile regi-strarsi dando informazioni sulla propria ditta e indicandone i campidi competenza, scegliendoli da una lista predefinita. Se la ditta lodesidera, queste informazioni vengono rese visibili agli altri visitatoridel sito web, per permettere possibili contatti tra le industrie.La banca dati offre i seguenti vantaggi:- consente alle ditte medie e piccole interessate di farsi conoscere

con la possibilità di essere selezionate da fornitori principali, co-me sub-subfornitore;

- consente alle ditte medio-grandi che agiscano come fornitori prin-cipali di identificare industrie (anche piccole) con competenze spe-cifiche in aree determinate;

- consente che le ditte medie e piccole possano entrare in contatto econsorziarsi per poter rispondere, insieme, ad una richiesta di of-ferta proveniente dall’ELE;

- fornisce una lista di ditte cui possano essere indirizzate richieste diofferta per la fornitura di servizi specialistici;

- permette ai laboratori europei di fusione di identificare possibiliditte con cui collaborare su contratti specifici.

Un altro modo per poter informare le industrie competenti e far loroconoscere il progetto ITER è tramite l’azione dei laboratori naziona-li di fusione.In ognuno di essi è stata nominata una persona che si dedica all’in-terfaccia con l’industria nazionale per sensibilizzarla al progetto.Incontri a livello nazionale sono già stati organizzati da alcuni la-boratori per presentare ITER ed informare le industrie partecipantisulle modalità e procedure di collaborazione previste. Inoltre, nelDicembre del 2005, il Comitato Fusione Industria, organo consulti-vo della Commissione Europea per la politica industriale nel campodella fusione, ha organizzato a Barcellona, con il supporto dellaAssociazione spagnola di fusione (CIEMAT) e di EFDA, un incontrocon l’industria dove, durante due giorni, sono state presentate lecaratteristiche salienti del progetto ITER, il “modus operandi” dellafutura entità legale europea e le aree in cui ci si attende una fattivacollaborazione con l’industria europea1.

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1 Informazioni relative a questa manifestazione sono di-sponibili sul sito http://www.efda.org, nell’area dedica-ta all’industria.

FIGURA 4 - La bobina modello superconduttrice toroidalementre viene collocata nel criostato per effettuare le prove

FIGURA 5 - Il Digital Mock-Up di ITER

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La preparazione del sito

In attesa della firma del trattato internazionale e dell’ottenimentodella licenza di costruzione, la preparazione del sito di Cadara-che sta procedendo per la definizione dei dettagli relativi alle in-frastrutture del sito. Questi aspetti legati al sito stesso, quali gliedifici del complesso ITER, la preparazione dei servizi ausiliari dienergia elettrica, acqua e reti di telecomunicazione, la modificadelle strade per poter portare i componenti dal porto di Fos-sur-mer (ad ovest di Marsiglia) a Cadarache, le strutture per l’acco-glienza del personale che si stabilirà nell’area e le attività diinformazione per la popolazione, sono tutti di competenza esclu-siva dell’Europa e della Francia e sono da loro finanziati. Que-ste attività si svolgono sotto il controllo tecnico di EFDA, con lacollaborazione del laboratorio di Cadarache, delle autorità fran-cesi e di società di ingegneria selezionate nel 2005, tramite unagara a livello europeo in aree specifiche (opere di ingegneria ci-vile, ingegneria meccanica ed elettrica, sistemi meccanici ed im-piantistica, ingegneria nucleare e sicurezza, robotica/telemani-polazione ed assemblaggio). Questi contratti di ingegneria, ven-gono ora utilizzati da EFDA, fra l’altro, per preparare le specifi-che dei lavori di costruzione da svolgere sul sito di Cadarache.

Sistema di Qualità

L’industria europea che sarà coinvolta nel lavoro di costruzionedei componenti di ITER dovrà inoltre garantire il rispetto delleregole di qualità imposte dal progetto secondo determinate cer-tificazioni. Il carattere nucleare del progetto (ITER è consideratoin Francia una “installazione nucleare di base”), necessita che icomponenti, in particolare quelli che hanno funzioni di sicurez-za, vengano costruiti secondo le regole di qualità dettate dallanormativa IAEA 50-C-Q, più stringente della ISO 9001, manon penalizzante per quelle industrie che intendono partecipareal lavoro per ITER. Le ditte selezionate potranno infatti dimostra-re che i componenti sono stati fabbricati seguendo tali standardsenza essere necessaria la certificazione globale della ditta, masolo specifiche integrazioni al sistema previsto dalla ISO 9001.

Computer Aided Design (CAD)

La complessità della macchina e dell’integrazione dei sui im-pianti e servizi ausiliari richiede l’uso di un sistema CAD avan-zato (la scelta del progetto è stata a favore del sistema CATIA™della Dassault System) e un adeguato sistema di gestione dati.Tali software permettono, attraverso l’uso di strumenti come “Di-gital Mock-Up” (DMU - Figura 5), un alto livello di integrazionetra i componenti della macchina, anche se progettati e realizza-ti dai vari partners e da varie ditte. In particolare l’uso di evolutisoftware consentirà il controllo delle tolleranze di fabbricazionein modo da poter adattare le lavorazioni dei pezzi e limitare idisallineamenti e quindi i problemi di assemblaggio.

ConclusioniITER sarà uno dei più grandi progetti ingegneristici del ventu-nesimo secolo. Per le industrie che vi parteciperanno sarà nonsolo una opportunità per sviluppare nuove tecnologie da usareper la costruzione dei nuovi reattori, ma anche una occasioneper accrescere le proprie capacità tecniche e organizzativeall’interno di una comunità internazionale. E questo sarà ilnuovo “modus operandi” che verrà usato nel futuro per i pro-getti tecnologicamente più complessi. ■

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