Progetto Preliminare di un Robot per la Sostituzione dei Tubi nei Condotti di Accesso al Reattore a Fusione Nucleare DTT = Preliminary Design of a Robot for the Replacement of Pipes in the Access Ducts of the DTT Nuclear Fusion Reactor

La decarbonizzazione rappresenta una delle sfide più significative del nuovo millennio, guidando l'evoluzione tecnologica e industriale verso soluzioni innovative e sostenibili. Tra le iniziative più ambiziose in tale ambito vi è lo sviluppo della fusione nucleare come fonte di energia Carbon Free o Low Carbon. L'Unione Europea ha intrapreso iniziative significative in questa direzione, con l'obiettivo di iniziare la costruzione della prima centrale a fusione nucleare entro la metà del secolo. Un passo cruciale verso questo traguardo è rappresentato dal reattore sperimentale DTT (Divertor Tokamak Testing), destinato a testare materiali, tecnologie e sistemi di manutenzione da remoto per le future centrali ITER e DEMO. Questa tesi si inserisce nell'ambito del progetto DTT e si focalizza sul design preliminare di un robot manipolatore per il pipes handling all'interno dei condotti del reattore. Sono state inizialmente analizzate diverse configurazioni del manipolatore, valutate in base a criteri quali workspace, destrezza e simulazioni delle traiettorie. È stata selezionata una configurazione ottimale, definiti i motoriduttori per i giunti e progettati i modelli CAD preliminari dei link. Infine, è stato progettato un end-effector per smontare i collari in cui si trovano i tubi e afferrarli. I motoriduttori costituendo, all’interno del robot, le zone a maggiore densità devono avere un’elevata densità di potenza pur garantendo un elevata precisione. Per soddisfare tali esigenze, sono stati scelti dei componenti non convenzionali. Questi, inoltre, permettono di ridurre sensibilmente gli ingombri dei giunti. III L’end-effector è dotato di due gripper in grado di afferrare le coppie di tubi e due avvitatori che permettono il fissaggio delle parti superiori e inferiori dei collari. Per ridurre al minimo il peso dell’end-effector è stato necessario intervenire sulla geometria dei collari, ottimizzandola per migliorare sia la semplicità del sistema di fissaggio che il centraggio preciso dei tubi. Questo approccio ha permesso di ottenere un bilanciamento tra leggerezza e precisione, garantendo un funzionamento efficiente del sistema.