I segreti dei magneti superconduttivi di Simic, componenti chiave per la fusione nucleare

di Laura Magna ♦︎ L'azienda italiana, 170 milioni di fatturato, è attiva in settori come caldareria, criogenia, camere da vuoto e meccanica di precisione. Sta realizzando i Tf Coils, i magneti destinati a far funzionare la macchina di fusione sperimentale di Cadarache, per il progetto Iter. Dispositivi enormi, dal peso di 320 tonnellate, raffreddati da elio supercritico che permetteranno di contenere le temperature elevatissime generate nel reattore. Ce ne parla il direttore commerciale Marianna Ginola

Dalla fusione nucleare all’aerospazio, acquisendo sempre maggiori competenze nelle tecnologie e portando in house la ricerca e l’innovazione. È il piano di azione di Simic, azienda nata a metà degli anni ’70 a Camerana, nella provincia di Cuneo, come fornitore nel mercato delle lavorazioni meccaniche, dei montaggi e delle manutenzioni di impianti industriali. Negli anni ha diversificato l’attività nei settori dell’Oil&Gas, della Big Science e del nucleare. Oggi, con 170 milioni di euro di fatturato medio annuo, Ebit a 28 milioni di euro e circa 800 persone, è una società internazionale presente con uffici e strutture in Usa, Messico, Brasile, Germania, Francia, Belgio, Romania e Turchia e tre stabilimenti in Italia: Camerana, Marghera (Venezia) e Schio in provincia di Vicenza.

Ed è l’azienda che sta costruendo i dieci Tf Coils, i magneti superconduttivi destinati a far funzionare la macchina di fusione sperimentale di Cadarache in Francia, frutto del progetto internazionale Iter (International thermonuclear experimental reactor). Gli ultimi due saranno consegnati nella primavera del 2023.







Se la fusione nucleare è l’attività che l’ha proiettata nel mercato internazionale, Simic è in realtà un’organizzazione complessa che svolge diverse attività in svariati settori, seguendo le fasi della progettazione e fabbricazione per le seguenti principali linee di prodotto: caldareria, criogenia, camere da vuoto e meccanica di precisione.

Simic offre inoltre un servizio completo di installazione e manutenzione di impianti industriali, quali impianti meccanici, strumentali, pneumatici ed elettrici, per progetti chiavi in mano nei seguenti settori: farmaceutico, alimentare, produzione di energia, tabacco, navale, energie rinnovabili, chimico e petrolchimico.

Meccanica complessa, ricerca e innovazione: le due anime di Simic

«Ci occupiamo di componenti meccanici complessi», spiega a Industria Italiana Marianna Ginola, direttore commerciale di Simic. «E dagli anni Novanta abbiamo una stretta collaborazione con il mondo della ricerca e innovazione che ci ha consentito a inizio 2000 di acquisire le prime commesse nella Big Science per l’acceleratore Cern di Ginevra e via via commesse più importanti», continua Marianna Ginola». Simic è stata massicciamente coinvolta nella produzione di alcuni dei componenti più importanti dell’acceleratore Lhc (Large hadron collider) del Cern, per il quale nel 2004 è stata premiata con il Golden Hadron, per la qualità delle 937 camere da vuoto consegnata al progetto.

Nel 2020 Simic ha acquisito il ramo della ricerca e innovazione della Ettore Zanon, ora Zanon Research & Innovation, un’azienda storica che lavora da oltre 40 anni a stretto contatto con i più importanti istituti di ricerca in Europa e nel mondo. La società ha fatto parte dei più importanti progetti di ricerca italiani e stranieri ed è altamente specializzata nella produzione di componenti Uhv (Ultra high vacuum), acquisendo una preziosa esperienza in prodotti come cavità Rf per applicazioni superconduttive e non superconduttive.. «Il nostro obiettivo è ampliare la gamma di tecnologie a nostra disposizione – prosegue Marianna Ginola – dalle nostre camere bianche con standard molto alti, alla saldatura ad Electron Beam, nonché alle lavorazioni di precisione e ai trattamenti chimici complessi per la realizzazione di cavità superconduttive a radiofrequenza, applicate su alcune tipologie di acceleratori. È un modo per ampliare i nostri settori di competenza in tutto il mondo».

La storia: dalle lavorazioni meccaniche ai componenti critici per la fusione nucleare

Nata nel 1975, a Camerana, nella provincia cuneese, nell’ambito delle lavorazioni meccaniche e dei montaggi di impianti industriali, nel 1981 la società assume una nuova forma legale, si specializza nella costruzione di carpenteria pesante, di apparecchiature in pressione e scambiatori di calore, mentre l’attività dei montaggi e delle manutenzioni industriali cresce in parallelo. Dalla fine degli anni Ottanta, la società avvia un reparto per lavorazioni meccaniche di precisione che oggi è dotato di numerose macchine a controllo numerico per la fabbricazione di componenti e strutture di dimensioni importanti con tolleranze ristrette. Con lo sviluppo delle competenze nella progettazione e fabbricazione di apparecchiature in pressione, a partire dalla fine degli anni Novanta, acquisisce un importante ruolo nel settore della criogenia, che consente di mantenere i componenti industriali a temperature bassissime, e delle apparecchiature ad alto vuoto, eseguendo importanti lavori per primari gruppi europei di ricerca. Negli anni si è diversificata nell’Oil&Gas, nei fertilizzanti e nella fusione nucleare.

Uno stabilimento sul mare per trasportare ai clienti finali i “Critical Process Equipment”

Simic ha realizzato uno stabilimento altamente tecnologico anche a Marghera, così da poter caricare direttamente sulle navi i componenti di grandi dimensioni

«Dieci anni fa abbiamo costruito un nuovo stabilimento a Marghera per l’esigenza impellente di avere uno sbocco al mare per poter caricare sulle navi i grossi componenti che Simic produce, i pressure vessels (recipienti in pressione) per il settore Oil&Gas e fertilizzanti. Camerana, essendo nell’entroterra del basso Piemonte, creava grossi problemi per spedire all’estero questi grandi componenti. Dopo una ricerca approfondita abbiamo scelto di guadagnarci lo sbocco a mare nell’interporto di Marghera dove abbiamo costruito un complesso industriale con tecnologie e tipologie costruttive all’avanguardia».

Da Marghera partono, componenti con peso fino a 1500 tonnellate – componenti che sono definiti critical process equipment, «ovvero che permettono le reazioni chimiche in stabilimenti petrochimici, ad alte temperature e pressioni e difficilmente riescono a essere trasportati su gomma o su rotaia».

Simic, nella squadra italiana di Iter

La storia di Simic, similmente a quella di molte altre aziende della filiera nucleare, inizia dunque partendo da un settore diverso. Ma si fonda su solide competenze meccaniche. «Nel 2004 maturando maggiori competenze e investendo in ricerca e innovazione abbiamo acquisito importanti commesse per Iter, costruendo prototipi complessi prima e prodotti di serie dopo. Per Iter abbiamo attualmente in corso tre commesse, una inerente i Tf Coils, componenti meccanici che contengono i magneti superconduttivi, uno dei mega-componenti necessari alla creazione del campo magnetico per la fusione nucleare. Una inerente la fabbricazione di quattro Cassette Bodies, facenti parte del divertore di Iter. La terza in collaborazione con Ansaldo e altri partners per l’assemblaggio del Tokamak (la macchina di fusione, ndr) nell’ambito del progetto Tac-2».

L’arrivo del primo Tf Coil nel sito Iter di Cadarache

I magneti superconduttivi di Simic: cosa sono e a cosa servono

Alla realizzazione dei dieci magneti italiani hanno contribuito complessivamente circa 40 aziende europee con il coinvolgimento di circa 600 lavoratori. I restanti 9 magneti sono invece in corso di fabbricazione in Giappone.

Ogni magnete, raffreddato da elio supercritico, è composto da sette strati “double pancake”, formati da sette piastre radiali

I cavi superconduttori sono stati realizzati dal consorzio italiano Icas. Simic e Cnim hanno realizzato le 70 piastre radiali; il consorzio formato da Asg, Iberdrola ed Elytt Energy ha poi realizzato il magnete e infine Simic ha realizzato le ultime fasi della costruzione e assemblaggio in stabilimento. «Con Iter il rapporto inizia 14 anni fa e da allora abbiamo acquisito diversi contratti, partendo dalla prototipazione, alla successiva produzione di serie, sino all’assemblaggio sul sito finale del cliente», precisa Marianna Ginola. «Ogni bobina toroidale è un mega magnete avente un peso di oltre 320 tonnellate ed una dimensione di circa 17 per 9 metri. Ogni magnete, raffreddato da elio supercritico, è composto da sette strati “double pancake”, formati da sette piastre radiali (anch’esse costruite da Simic) che, con il loro cavo super-conduttore, hanno il compito di produrre un campo magnetico circolare (in gergo “toroidale”), capace di contenere il plasma incandescente alla temperatura di 150 milioni di gradi centigradi, 10 volte la temperatura del sole. Verrà così creato un impressionante scudo magnetico che intrappolerà e compatterà il plasma incandescente tenendolo lontano dalle pareti della macchina Iter».

Le proprietà dei materiali utilizzati, la qualità delle saldature, la dimensione dei componenti, le strette tolleranze da rispettare e le complesse operazioni produttive «hanno rappresentato per Simic una sfida dal punto di vista tecnologico e organizzativo», dice Marianna Ginola. «Si tratta del Tokamak più complesso al mondo dal punto di vista tecnico e dimensionale».

Il valore italiano e di Simic nel maggior progetto globale nella fusione nucleare

Iter è un reattore deuterio-trizio in cui il confinamento del plasma è ottenuto in un campo magnetico all’interno di una macchina denominata Tokamak

Iter è un progetto globale – a cui partecipano l’Unione Europea, la Cina, gli Stati Uniti d’America, la Russia, l’India, il Giappone e la Corea del Sud – che insieme a quello domestico del Dtt (Divertor Tokamak Test), sono la chiave del cambiamento del settore della fusione nucleare, una fonte che è critica per una reale transizione energetica. I due progetti insieme valgono, solo per la filiera italiana dei costruttori di componenti e tecnologie, oltre due miliardi di euro (1,6 milioni il primo e 600 milioni il secondo). E sono i progetti che abiliteranno i reattori nucleari di quarta generazione, capaci di garantire la produzione di energia dalla fusione nucleare, con l’obiettivo finale di sviluppare una fonte di energia sicura, illimitata ed ecologicamente responsabile.

La parte manifatturiera di Iter – al cui centro c’è la realizzazione del reattore sperimentale Tokamak, che si basa sull’approccio del confinamento magnetico – è all’80%. La tecnologia italiana sarà usata per risolvere il problema dello smaltimento del calore che si genera nella fusione e che arriva intorno a 60 milioni di Watt al metro quadro, gli stessi che avremmo se fossimo seduti sul sole.

I primi impianti di generazione commerciale da fusione nucleare sono attesi nel 2035, secondo le stime più accreditate. E sono cruciali per raggiungere l’obiettivo net zero fissato dalla Commissione Europea al 2050.h














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