La llegada de las primeras centrales eléctricas equipadas con un reactor de fusión nuclear se producirá, si todo sigue su curso, durante la década de los 60. Esto es, al menos, lo que defiende EUROfusion, el consorcio europeo que promueve el desarrollo de la energía de fusión. Los desafíos que es necesario superar para que este hito sea posible son numerosos, y, además, su complejidad intimida. Es necesario controlar, sostener y estabilizar el plasma; producir tritio en el interior del reactor, eliminar las impurezas resultantes de la reacción...
Los científicos que están involucrados en el desarrollo de la energía de fusión mediante confinamiento magnético están trabajando para resolver estos retos, y las innovaciones que están desarrollando nos invitan a mirar hacia delante con un optimismo razonable y saludable. Sin embargo, hay un desafío en el que todavía no hemos reparado: para que la energía de fusión comercial llegue a buen puerto es imprescindible desarrollar nuevos materiales capaces de lidiar con los rigores que impone esta tecnología.
A medida que los físicos y los ingenieros involucrados en el desarrollo de la energía de fusión han ido conociendo mejor la reacción y el comportamiento del plasma se han ido percatando de algo inquietante: los materiales ideales para algunos de los elementos del reactor no están disponibles, pero pueden desarrollarse. Esta es, precisamente, la principal finalidad del proyecto IFMIF-DONES que ya ha arrancado en Escúzar (Granada). Otros sí están disponibles, pero es necesario dar con ellos y ponerlos a prueba para comprobar si realmente se adecuan a las necesidades del reactor.
Qué pueden hacer los cristales de tungsteno por la fusión nuclear
El tungsteno o wolframio (W) es un metal relativamente escaso en la corteza terrestre. Es muy denso y extremadamente duro (entendiendo la dureza como su resistencia a ser rayado), pero su propiedad fisicoquímica más exótica consiste en que tiene el punto de fusión más alto de todos los metales que podemos encontrar en la tabla periódica de elementos químicos (nada menos que 3.422 °C). Tiene un abanico muy amplio de aplicaciones, pero, curiosamente, desde la Segunda Guerra Mundial es muy apreciado por su idoneidad a la hora de intervenir en la puesta a punto del blindaje de algunos vehículos y en la fabricación de munición.
El tungsteno se activa mínimamente cuando recibe el impacto de los neutrones de alta energía y apenas interacciona con el combustible empleado en los reactores de fusión
Si nos ceñimos a su rol tanto en ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), el reactor experimental de fusión nuclear que está siendo construido por un consorcio internacional en la localidad francesa de Cadarache, como en las futuras máquinas de fusión, el tungsteno es una auténtica joya. Y lo es porque además de tener, como acabamos de ver, el punto de fusión más alto de todos los metales, tiene un índice de conductividad térmica elevado, se activa mínimamente cuando recibe el impacto de los neutrones de alta energía y apenas interacciona con el combustible empleado en los reactores de fusión.
Estas propiedades lo hacen ideal para revestir los componentes del reactor que están más expuestos al plasma, cuya temperatura es de al menos 150 millones de grados Celsius. Se utiliza, entre otros componentes, en los escudos térmicos del revestimiento interior de la cámara de vacío del reactor, en los sensores de diagnóstico o en el divertor, que es, de alguna forma, el "tubo de escape" que permite al reactor extraer las cenizas y las impurezas resultantes de la interacción del plasma con la capa más expuesta del manto.
Todo lo que hemos visto hasta ahora suena muy bien, pero la utilización del tungsteno conlleva un desafío muy importante que no podemos pasar por alto: su extrema dureza provoca que mecanizarlo con una máquina de corte por control numérico computerizado (CNC) sea difícil y muy caro. Afortunadamente, la síntesis de wolframio a partir de la interacción de gases y mediante deposición química representa una gran oportunidad en los procesos de fabricación de escudos térmicos porque permite a los investigadores esquivar las limitaciones de las máquinas CNC. El tungsteno es un elemento químico muy apreciado desde hace más de ocho décadas, y la fusión nuclear está contribuyendo a cimentar su protagonismo y a posicionarlo como uno de los metales más codiciados.
Imagen | ITER
Más información | EUROfusion
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