世界最大聚变反应堆!Geomagic Design X协助ITER完成精密装配


聚变是宇宙中所有恒星发光的过程——它可能是解决地球上日益严重的能源问题的答案。

实现核聚变是我们这个时代最受追捧的技术目标之一,因为它可以产生大量无碳能源。对这一目标的追求催生了一项最雄心勃勃的工程努力,即 国际热核实验反应堆项目 (ITER)

这项工作涉及 35 个国家联手证明聚变作为大规模无碳能源的可行性。作为该项目的一部分,他们正在法国南部建造一座托卡马克核聚变反应堆。

ITER 计划于 1985 年启动,预计将在未来几十年内产生第一批等离子体。

为了设计和建造这个综合体,工程师们依赖当今最尖端的技术,其中包括 Geomagic Design X

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2022 年 5 月,等离子室的九个部分中的第一个被放置在支架上。

什么是核聚变?

太阳核心每秒发生数十亿次的核聚变反应产生的能量足以为地球提供许多倍的能量。

在恒星体核心的巨大热量和引力中,氢原子核发生碰撞,融合成更重的氦原子并释放出大量能量。

在地球上实现核聚变有很多好处。它提供近乎无限的能源供应,没有碳排放,核废料也很少。

现有的发电厂要么依赖化石燃料、核裂变,要么依赖风或水等可再生能源。核裂变会产生放射性废物,这些废物可能很危险,必须安全储存——可能储存数百年。

另一方面,核聚变产生的废物放射性较低,而且衰变得更快。此外,核聚变不需要石油或天然气等化石燃料。

但实现聚变是一个巨大的挑战。它发生在太阳的中心,科学家们需要在地球上重现同样的条件——将原子推到一起所需的力、压力和温度是惊人的。

制作托卡马克(tokamak环磁机)

实现聚变的一种方法涉及产生等离子体,在这种状态下,气体被加热到如此高的温度,以至于电子与原子核分离。

ITER 综合设施的计划是限制和控制托卡马克装置内的等离子体,该装置使用环形或环面形状的强大磁场。完成的托卡马克装置应产生 500 兆瓦的聚变功率。

该综合设施于 2013 年在法国开工建设,2020 年开始组装托卡马克装置。设计托卡马克真空容器部件的背后是总部位于西班牙的 Equipos Nucleares SA (ENSA) 公司

完成的装置重达 23,000 吨,直径为 28 米,是有史以来最大的装置。容积为 840 立方米的真空容器必须能够承受内部等离子体所达到的 1.5 亿摄氏度的温度。

用于精确制造 3D设计的软件

托卡马克(环磁机)的等离子体室,环面,将通过组装 9 个超过 11 米的扇区来创建。每个部分都是单独制造的,然后与周围的部件连接在一起。

部门的不同部分应该完美地结合在一起,因此 ENSA 设计了将它们连接起来的定制部件。该公司使用 3D 扫描从现有零件开始逆向工作,并设计了它们周围的连接元件。

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3D 扫描为等离子室提供完美贴合的接头

在西班牙工程专家 AsorCAD 的帮助下,ENSA 扫描了零件并在 Design X 中创建了 CAD 文件。

AsorCAD 使用摄影测量和激光扫描来捕获环面每个扇区侧边的 3D 扫描。有了边缘的网格,他们可以在 Design X 中轻松创建相应的 CAD 模型。结果是边缘的精确且可编辑的 3D 设计。
ENSA 的工程部门使用这些几何形状来创建完美贴合的拼接板、用于将两个或多个构件固定在一起的金属板,以及饼干、较小的连接器,以将两个部件固定到位。

ENSA 将围绕每个扇区的边缘设计拼接板和饼干。制造完成后,所有部分都将焊接在一起。
该船所需的九个扇区模块中的第一个已于 2022 年 5 月吊装并安装在装配坑中,您可以在 ITER 网站上关注托卡马克的进展情况。

Geomagic Design X 逆向工程软件

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