El reactor de fusión nuclear ITER no debe verse comprometido por los terremotos: esta es la tecnología que lidia con este reto crítico

El reactor de fusión nuclear ITER no debe verse comprometido por los terremotos: esta es la tecnología que lidia con este reto crítico
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La construcción de ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) sigue su curso con paso firme. El reactor termonuclear experimental que un consorcio internacional liderado por la Unión Europea está construyendo en la localidad francesa de Cadarache progresa de acuerdo con la última actualización del itinerario planificado por EUROfusion, que es la organización europea que supervisa y coordina el proyecto.

A mediados de 2020 arrancó una de las fases más importantes de la construcción de ITER: el ensamblaje del reactor de fusión nuclear. Si todo sigue como está previsto el montaje del reactor concluirá a finales de 2025, y poco después llegará una de las fases más emocionantes y críticas del proyecto: las primeras pruebas con plasma, que deberían iniciarse no más allá de 2026.

El ensamblaje del reactor de fusión nuclear comenzó a mediados de 2020, y las primeras pruebas con plasma llegarán no más allá de 2026

Periódicamente la organización responsable de la construcción de ITER actualiza el estado del proyecto para dar a conocer si continúa avanzando de acuerdo con el itinerario que ha planificado, y esta misma semana ha publicado un artículo muy interesante que contiene detalles acerca de la tecnología que debe permitir al edificio que alberga el reactor soportar el estrés mecánico desencadenado por un terremoto de gran magnitud.

La ingeniería aplicada en ITER para garantizar que tanto la integridad del edificio que contiene el reactor de fusión como la del reactor en sí mismo no se verán comprometidas es similar a la implementada en otras edificaciones críticas, como, por ejemplo, los edificios de contención de los reactores de fisión de las centrales nucleares. Aun así, plantea soluciones tecnológicas muy interesantes en la que merece la pena que indaguemos.

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Del análisis mediante elementos finitos a las plataformas antisísmicas

Uno de los desafíos que tienen por delante los técnicos involucrados en la construcción de ITER consiste en garantizar que el estrés mecánico desencadenado por un terremoto no comprometerá la integridad del edificio que contiene el reactor. Y una de las herramientas que utilizan para analizar el impacto que tendría un seísmo sobre su estructura es ANSYS.

Este software ayuda a los ingenieros a elaborar un modelo basado en el método de los elementos finitos que persigue analizar qué efecto tendría la energía del terremoto sobre la frecuencia natural de la estructura. El método de los elementos finitos es un procedimiento de análisis numérico utilizado con frecuencia en ingeniería para aproximar la solución a problemas en los que están involucradas ecuaciones diferenciales parciales muy complicadas.

Iterterremotos
Este es el aspecto que tienen el edificio que contiene el reactor de fusión nuclear y el propio reactor Tokamak contemplados a través de los ojos del software ANSYS que facilita el análisis de la estructura mediante el método de los elementos finitos.

En definitiva el software ANSYS permite a los ingenieros evaluar la resistencia del edificio que contiene el reactor al estrés mecánico que le infligiría un terremoto teniendo presente la heterogeneidad de los materiales con los que está construido. El hecho de que en su construcción no se utilicen solo acero y hormigón complica mucho este análisis, pero es imprescindible elaborar un modelo que respete con precisión tanto la estructura del edificio como la del reactor de fusión nuclear.

El otro ingrediente clave de la receta antiterremotos de ITER son las plataformas antisísmicas sobre las que está asentado el edificio de 300 000 toneladas que contiene el reactor. Toda la estructura reposa sobre 493 plataformas de 18 centímetros de espesor que tienen una estructura en forma de sándwich que combina capas alternas de acero y caucho. Estas bases son muy rígidas en la dimensión vertical, pero, a la vez, flexibles en la dimensión horizontal.

Pilaresantiseismicos
En esta fotografía podemos ver a los operarios de la empresa francesa NTS (Nuvia Travaux Spéciaux) colocar una de las plataformas antisísmicas sobre las que reside el edificio que contiene el reactor de fusión nuclear. Previamente han verificado la integridad estructural del pilar sobre el que va alojada.

Esto significa que no sufren deformación a causa de la tensión vertical producida por el seísmo, pero son capaces de deformarse y absorber buena parte de la energía que se propaga en la dimensión horizontal a través de la estructura. De esta forma toda la energía que absorben las plataformas antisísmicas no será absorbida por el edificio y el reactor, preservando así con más eficacia su integridad estructural.

Esta declaración de Tyge Schiøler, el máximo responsable de la puesta a punto de las soluciones antisísmicas de ITER, describe el rol esencial que tienen estas plataformas con estructura en sándwich: «Si se produce un terremoto horizontal la mayor parte de la deformación será absorbida por las plataformas antisísmicas. El edificio que hay sobre ellas se comportará como un bloque rígido». Interesante, ¿verdad?

Imágenes | ITER

Más información | ITER

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