Sistema de inspección del primer prototipo de central eléctrica comercial basada en fusión

El programa Spherical Tokamak for Energy Production (STEP) de la UK Atomic Energy Authority (UKAEA) está en proceso de diseño conceptual de los instrumentos para el primer prototipo de central eléctrica comercial basada en la fusión.

Se espera que los componentes del reactor requieran de tareas de inspección, mantenimiento rutinario y sustitución de piezas deterioradas.

Por el trabajo previo de ASE Optics durante varios años en el instrumento IVVS (In-Vessel Viewing System) del ITER, que permite la cartografía en 3D de los elementos dentro del Tokamak para detectar cualquier daño o erosión de sus componentes; la UKAEA nos han contactado para que realicemos un análisis de si se podría utilizar este mismo tipo de tecnología en STEP.

El propósito de este proyecto es analizar si la tecnología utilizada en el IVVS sería compatible para la inspección de toda la superficie interior del reactor de STEP. Esto ha implicado la revisión tanto de los requisitos de STEP como de la base de diseño asumida para identificar el cumplimiento y las opciones de customización del diseño.

Análisis de los requisitos ambientales y funcionales de STEP

Para realizar esta revisión, desde ASE Optics, hemos analizado los requisitos ambientales y funcionales de STEP y hemos presentado un análisis comparativo con las condiciones y necesidades de ITER, que servirá al equipo de UKAEA para evaluar la idoneidad de la tecnología del IVVS para su instrumento de inspección. Además, hemos analizado el nivel potencial de cobertura en función del número de instrumentos y su posición, la precisión alcanzable por la medida y el tiempo de escaneado de la cámara completa o secciones de componentes.

Retos del proyecto

La complejidad de estas operaciones de inspección depende, en gran medida, del tiempo que el equipo deba funcionar en el duro entorno del reactor STEP, teniendo en cuenta las duras condiciones ambientales en el reactor STEP como la tasa de radiación, el nivel de vacío, la temperatura y el flujo de calor y el campo magnético residual. Como STEP está aún en fases iniciales de diseño, algunos de estos requisitos tienen todavía una cierta incertidumbre que se traslada a la definición del sistema de inspección.

Resultados obtenidos

Las conclusiones del estudio de idoneidad de la tecnología del IVVS para su instrumento de inspección en STEP han sido positivas, indicando que la mayoría de los requisitos funcionales y ambientales de STEP pueden ser cumplidos por un instrumento de tecnología Lidar similar a IVVS. Los mayores obstáculos serían requisitos muy estrictos en temperatura máxima y nivel de vacío dentro de la cámara. Los siguientes pasos serían una refinación de los requisitos funcionales y la identificación de opciones de actuación alternativas.