Nel cuore del laboratorio di fisica del plasma di Princeton, negli Stati Uniti, si sta costruendo una macchina che potrebbe cambiare il futuro dell’energia: il National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U). Ma, prima ancora di accendere i potenti magneti che conterranno il plasma più caldo dell’universo, il team ha fatto una scelta inaspettata: partire da un modello in stampa 3D. Sembra una roba hollywoodiana, ma è una delle soluzioni più intelligenti adottate per ridurre i costi e prepararsi con precisione millimetrica al momento decisivo: l’assemblaggio del reattore di fusione.
Un modello in 3D per il cuore del reattore NSTX-U
Il progetto di fusione NSTX-U del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), sostenuto dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, ha al centro un ambizioso obiettivo: testare se i tokamak sferici — più piccoli e compatti dei tradizionali a forma di ciambella — possano rappresentare il futuro della fusione nucleare. Il cuore di questo reattore è un insieme di magneti che produrrà il più potente campo magnetico mai generato da un tokamak sferico di grandi dimensioni, stabilizzando il plasma supercaldo in condizioni quasi stazionarie.
In attesa della consegna del vero magnete TF-OH — attualmente in fase di assemblaggio da Elytt Energy in Spagna — il team ha adottato una soluzione sorprendente: un modello stampato in 3D, alto poco più di un metro, realizzato in plastica rossa. È un sosia perfetto della parte superiore del bundle magnetico. “Se fosse un set di Hollywood, basterebbe cambiare colore alla stampa 3D e sembrerebbe il vero impianto”, ha dichiarato con ironia Tom Jernigan, project manager senior. Ma dietro l’apparente semplicità c’è una strategia ben precisa.
Stampa 3D: una strategia per ridurre rischi e accelerare i lavori
La replica plastica in stampa 3D fa parte di un piano più ampio per ridurre i rischi e rispettare i tempi previsti per l’entrata in funzione del reattore nel 2026. Come ha spiegato Dave Micheletti, direttore del progetto, le stampe 3D permettono di verificare con precisione l’adattamento dei componenti prima che siano costruiti nella loro versione definitiva. In particolare, il prototipo consente di testare l’inserimento di 36 linee di raffreddamento ad acqua, fondamentali per tenere sotto controllo le temperature estreme durante le reazioni di fusione.
La stampa di un secondo grande pezzo del bundle magnetico permetterà verifiche analoghe anche nella parte inferiore. Intanto, gli oltre 50 componenti già stampati in 3D hanno incluso barre elettriche di rame, supporti, staffe e altri elementi critici per l’infrastruttura del reattore. Ogni elemento viene verificato in anticipo, eliminando il rischio di errori durante l’assemblaggio finale. Il processo consente anche di sperimentare nuove soluzioni ingegneristiche in modo economico e rapido.
Dalla Spagna a Princeton: prove generali prima del grande ritorno
Anche presso la sede di Elytt Energy in Spagna, i prototipi sono stati fondamentali. I tecnici hanno testato ogni fase del processo per costruire il magnete toroidale (TF), formato da quattro quadranti assemblati come spicchi di torta. Una volta compattati con fasce metalliche e impregnati con resina calda tramite il processo VPI (Vacuum Pressure Impregnation), i quadranti diventano un unico magnete solido.
Successivamente, il magnete TF verrà avvolto con le otto bobine di rame del magnete OH, come filo attorno a una spoletta. Anche quest’ultimo sarà sigillato e compattato con la stessa tecnica, ottenendo un’unità monolitica pronta per affrontare temperature simili a quelle del Sole. Il bundle TF-OH sarà spedito al PPPL nell’autunno 2025, dove verrà integrato nella struttura centrale del reattore.
Parallelamente, il team ha già posizionato 2.000 piastrelle protettive nella parte superiore del contenitore del plasma, ognuna delle quali deve essere allineata con precisione al millesimo di pollice. I prossimi test interesseranno la metà inferiore. “La squadra ha fatto un lavoro eccezionale”, ha commentato Micheletti. “Tutto si sta incastrando alla perfezione”.
