Estudio de materiales, diseño y métodos de manufactura aditiva, para estructura modular de soporte para bobinas superconductoras: informe tipo 1

Abstract

La investigación en ingeniería de fusión se encuentra en franco crecimiento, con la construcción de dispositivos alrededor del mundo. Uno de ellos, el Stellarator (del inglés stella + generator), es un dispositivo de confinamiento magnético de plasmas de alta temperatura, usado en investigación con el objetivo futuro de tener una nueva fuente de energía renovable a partir de procesos de fusión nuclear. El diseño y construcción de estos dispositivos plantea retos de ingeniería debido a la compleja geometría de sus bobinas y a la necesidad de que sean superconductoras, así como a la intrincada forma de sus cámaras de vacío. Los métodos de manufactura utilizados actualmente limitan el uso configuraciones magnéticas cuyo confinamiento optimizado permita mayores valores de B, el cociente de la presión térmica y la presión magnética, un requisito para lograr la energía de fusión. Entonces, es prioritario explorar nuevas técnicas constructivas, sea esto bobinas superconductoras o cámaras de vacío, así como investigar la física de plasmas en nuevas configuraciones magnéticas sin necesidad de recurrir a presupuestos elevados. Esta propuesta plantea el estudio de materiales, diseño, y métodos de manufactura aditiva de una estructura modular de soporte para bobinas superconductoras, que se utilizará en dispositivos tipo Stellarator de escala pequeña (Ro < 1m). Se determinaron las técnicas, propiedades del material, y parámetros críticos para la obtención de un diseño preliminar. Finalmente, se construyó un prototipo mediante manufactura aditiva, para hacer pruebas de funcionalidad y ensamble. Finalmente se generaron los planos de manufactura y la ficha técnica del diseño.