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La Importancia del Tungsteno en la Fusión Nuclear: Conozca el Metal que Puede Garantizar el Éxito de las Futuras Plantas de Energía Comerciales
La llegada de las primeras plantas eléctricas equipadas con un reactor de fusión nuclear ocurrirá, si todo sigue su curso, durante la década de 60. Eso es, al menos, lo que defiende EUROfusion, el consorcio europeo que promueve el desarrollo de la energía de fusión. Los desafíos que deben superarse 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 al 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 imprescindible desarrollar nuevos materiales capaces de lidiar con los rigores que esta tecnología impone.
A medida que los físicos e ingenieros involucrados en el desarrollo de la energía de fusión nuclear fueron conociendo mejor 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 pueden desarrollarse. Esta es, precisamente, la principal finalidad del proyecto IFMIF-DONES, que ya ha comenzado en Escúzar (Granada). Otros materiales ya están disponibles, pero es necesario encontrarlos y probarlos para verificar si realmente se adaptan a las necesidades del reactor.
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Lo que los Cristales de Tungsteno Pueden Hacer 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 dureza como su resistencia a ser 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 amplio abanico de aplicaciones, pero, curiosamente, desde la Segunda Guerra Mundial es 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 siendo construido por un consorcio internacional en la localidad francesa de Cadarache, como en las futuras máquinas de fusión nuclear, el tungsteno es una verdadera joya. Y 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 neutrones de alta energía y casi no interactúa con el combustible usado 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 interno de la cámara de vacío del reactor, en los sensores de diagnóstico o en el divertor, que es, de alguna manera, el «tubo de escape» que permite al reactor extraer las cenizas y impurezas resultantes de la interacción del plasma con la capa más expuesta del manto.
Todo lo que hemos visto hasta ahora parece genial, pero la utilización del tungsteno presenta un desafío muy importante que no podemos ignorar: su extrema dureza hace que sea difícil y muy costoso mecanizarlo con una máquina de corte por control numérico computarizado (CNC). 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, pues 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.
Imagen: ITER
Fuente: EUROfusion
1 metro ****bico de núcleo solar produz 1 terço da energia de corpos humanos em repouso. Pensa no tamanho necessário para conseguir produzir energia na escala que a sociedade moderna precisa? Fusão nunca será uma fonte de energia viável.
Mas China está muito perto. A China manda foguete para a lua, para coletar pedras da lua, e volta para a Terra. A pedra da lua serve fusão nuclear, e funcionará 100%.
Creio que a década de 60 está um tanto longe de nós…