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La importancia del tungsteno en la fusión nuclear: Descubre el metal que puede garantizar el éxito de futuras centrales eléctricas comerciales
La llegada de las primeras centrales equipadas con un reactor de fusión nuclear se producirá, si todo sigue su curso, durante los años 60. Así lo sostiene, al menos, EUROfusion, el consorcio europeo que promueve el desarrollo de la energía de fusión. Tú retos que hay que superar para que este hito sea posible son numerosos y, además, su complejidad intimida. Es necesario controlar, sostener y estabilizar el plasma; producir tritio dentro del reactor; eliminar las impurezas resultantes de la reacción.
Los científicos involucrados en el desarrollo de la energía de fusión por confinamiento magnético están trabajando para resolver estos desafíos, y las innovaciones que están desarrollando nos invitan a mirar hacia el futuro con un optimismo razonable y saludable. Sin embargo, hay un desafío que aún no hemos abordado: para que la energía de fusión comercial tenga éxito, es fundamental desarrollar nuevos materiales capaces de soportar los rigores que impone esta tecnología.
A medida que los físicos e ingenieros involucrados en el desarrollo de la energía de fusión nuclear aprendieron más sobre la reacción y el comportamiento del plasma, se dieron cuenta de algo inquietante: los materiales ideales para algunos de los elementos del reactor no están disponibles, pero se pueden desarrollar. Este es precisamente el objetivo principal del proyecto IFMIF-DONES, que ya ha comenzado en Escúzar (Granada). Ya hay otros materiales disponibles, pero es necesario encontrarlos y probarlos para ver si realmente se adaptan a las necesidades del reactor.
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¿Qué pueden hacer los cristales de tungsteno para la fusión nuclear?
El tungsteno o tungsteno (W) es un metal relativamente escaso en la corteza terrestre. Es muy denso y extremadamente duro (entendiendo dureza como su resistencia al rayado), pero su propiedad fisicoquímica más exótica consiste en tener 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 de aplicaciones muy amplio, pero, curiosamente, desde la Segunda Guerra Mundial ha sido muy apreciado por su idoneidad en la configuración del blindaje de algunos vehículos y en la fabricación de munición.
Si nos limitamos a su papel tanto en el ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), el reactor experimental de fusión nuclear que está construyendo un consorcio internacional en la localidad francesa de Cadarache, como en las futuras máquinas de fusión nuclear, el tungsteno es una auténtica joya. Y es que, además de tener, como acabamos de ver, el punto de fusión más alto de todos los metales, tiene un alto índice de conductividad térmica, se activa mínimamente cuando recibe el impacto de neutrones de alta energía y casi no interactúa con el combustible utilizado en los reactores de fusión.
Estas propiedades lo hacen ideal para recubrir 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 interno de la cámara de vacío del reactor, en los sensores de diagnóstico o en el desviador, que es, de alguna manera, el “tubo de escape” que permite al reactor extraer las cenizas. e impurezas resultantes de la interacción del plasma con la capa más expuesta del manto.
Todo lo que hemos visto hasta ahora tiene muy buena pinta, pero el uso de tungsteno conlleva un desafío muy importante que no podemos ignorar: su extrema dureza hace que sea difícil y muy costoso mecanizar con una máquina de corte de control numérico por computadora (CNC). Afortunadamente, la síntesis de tungsteno a partir de la interacción de gases y mediante deposición química representa una gran oportunidad en los procesos de fabricación de escudos térmicos, ya que permite a los investigadores evitar 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 posicionarlo como uno de los metales más codiciados.
Picture: ITER
fuente: Eurofusion
