El adjetivo «Titanic» es perfectamente adecuado si lo que queremos es describir el reactor de fusión nuclear experimental ITER (Reactor de Experctor termonuclear Internacional). Este monumental proyecto está siendo llevado a cabo por un consorcio internacional, con notable Dirección de Europa, en la localidad francesa de Cadarache. Este reactor no solo es titánico en términos de sus impresionantes dimensiones, sino también en la magnitud de los retos que plantea y en la ambición de sus objetivos. La intención detrás de ITER es monumental por sí misma, ya que busca replicar el proceso de fusión nuclear que ocurre de manera natural en las estrellas, incluyendo nuestro sol.
Dentro de esta gigantesca cámara de vacío, que cuenta con un tamaño de 29 por 29 metros y un peso de 3,850 toneladas, se genera un campo magnético extremadamente potente. Este entorno es necesario para contener un gas, que alcanza una impresionante temperatura de al menos 150 millones de grados centígrados. La razón detrás de esta temperatura tan elevada es que el plasma debe alcanzar este nivel para que los núcleos de deuterio y tritio puedan adquirir la energía cinética que les permita superar la repulsión eléctrica natural que existe entre ellos. Así, se establece un entorno propicio para desencadenar las reacciones de fusión nuclear.
Para monitorear la temperatura, ha sido imprescindible desarrollar tecnología avanzada.
Los componentes que están más expuestos a las extremas condiciones del plasma y a la acción de neutrones de alta energía, que no se pueden contener dentro del campo magnético, son los escudos de tungsteno que protegen el manto interno de la cámara de vacío y la parte sumergida del reactor. Estos escudos deben resistir el bombardeo constante de neutrones con alta energía, transformando su energía cinética en calor. Para gestionar esta energía térmica liberada, el sistema de refrigeración que circula por dentro del buzo se asegura de que las temperaturas sean manejables.
El buceo es responsable de purificar el plasma, permitiendo la extracción de las cenizas e impurezas resultantes de la reacción de fusión nuclear.
El material tungsteno ha sido elegido específicamente para los escudos expuestos al plasma debido a su excepcional punto de fusión, que alcanza los 3,422 grados Celsius. Aparte de eso, el buceo tiene la crucial función de purificar el plasma, lo que permite la extracción de cenizas e impurezas que son subproductos de la reacción de fusión nuclear y de la interacción del plasma con la superficie más expuesta del manto. En cualquier momento durante la operación del reactor, es vital monitorear la temperatura a la que estos componentes están expuestos.
Si los escudos de tungsteno, el buceo, o cualquier otra parte de la cámara de vacío supera su umbral de temperatura máxima, existe un riesgo serio de que se dañen de manera irreversible. Reemplazar uno de estos componentes en una estructura que pesa 23,000 toneladas es un reto monumental. Sin embargo, los ingenieros de ITER han encontrado soluciones creativas para afrontar este desafío. En la fotografía de portada de este artículo, se puede observar la máquina utilizada para llevar a cabo pruebas de ciclos térmicos en el prototipo de un espejo, realizado en el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial de España, una de las instituciones implicadas en el proyecto.
Con el fin de medir la temperatura de los componentes más expuestos al plasma, los ingenieros de ITER implementarán un sistema avanzado de visión de ángulo amplio, que utiliza varios espejos fabricados con precisión para capturar luz visible e infrarroja desde la desviación y la pared principal de la cámara. Esto permitirá monitorizar las temperaturas de todas las superficies en tiempo real, lo que brinda a los operadores del reactor la capacidad de identificar rápidamente si algún componente está sobrecalentado, previniendo así posibles daños.
Este ingenioso sistema incorpora no menos de 15 líneas de visión independientes, distribuidas en cuatro lugares diferentes dentro de la cámara de vacío, lo que garantiza la cobertura de aproximadamente el 80% de las superficies internas. Es una hazaña tecnológica verdaderamente espectacular que subraya la complejidad del proyecto ITER y su importancia para el futuro de la energía limpia.
Imagen | Fusión por energía
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