Todo este año estuvimos informando a nuestros lectores sobre los últimos desarrollos de reactores en los que participa Rosatom. Vamos a concluir el año con la sección de “Tecnologías de reactores” e información sobre los proyectos termonucleares.

ITER

El mayor proyecto termonuclear internacional en el que participa Rosatom es ITER. La Corporación Estatal suministra equipos para este proyecto, participa en las investigaciones y realiza otros trabajos.

Así, a finales de octubre, Rosatom comenzó con la entrega número 30 de equipos eléctricos. En 20 remolques desde el Instituto de Investigación de Equipos Electrofísicos (NIIEFA, parte de Rosatom) hacia ITER, Cadarache (Francia) salió un gran lote de elementos de resistencia absorbentes de energía para los sistemas operativos de conmutación de corriente y protección de salida de potencia. Estos equipos forman parte del sistema de suministro de energía, sin el cual es imposible obtener el primer plasma. La entrega a tiempo de estos componentes determina el desarrollo del cronograma del proyecto. “El desarrollo y la fabricación de todo el complejo de equipos eléctricos para los sistemas de alimentación de energía del sistema magnético del reactor ITER es el resultado de muchos años de arduo trabajo del equipo de investigación y producción de NIIEFA y una prueba de su innegable autoridad en el ámbito internacional de la comunidad termonuclear”, comentó Anatoly Krasilnikov, Director del Centro ITER.

Además, en noviembre, en la 33ª reunión del Consejo ITER (autoridad del proyecto), Rosatom participó en la discusión sobre un material candidato para el revestimiento de la primera pared de la cámara de vacío del reactor. El Consejo decidió realizar las investigaciones sobre las propiedades de diversos materiales para elegir el mejor. Se supone que en los experimentos participarán los institutos de Rosatom y la Academia de Ciencias de Rusia. El Consejo también evaluó el progreso de la construcción, discutió la interacción con el regulador nuclear francés y analizó las cuestiones técnicas de la construcción.

T-15MD y TRT

El T-15MD es una versión modernizada del tokamak T-15, que funcionó en el Instituto Kurchatov entre 1988 y 1995. El T-15MD está construido sobre la base de su predecesor. Su lanzamiento físico tuvo lugar en mayo de 2021, el primer plasma se obtuvo en la primavera de 2023. Se han realizado pruebas de arranque de potencia. Como señaló el Director de Investigación y Desarrollo Científico y Técnico de Rosatom, Viktor Ilgisonis, la planta está siendo terminada y llevada al nivel necesario para obtener resultados a nivel internacional.

El Instituto de Troitsk para la Investigación Termonuclear Innovadora (TRINITI) está preparando la infraestructura necesaria para el proyecto de construcción de un tokamak con tecnologías de reactor (TRT). Se supone que el TRT se convertirá en un prototipo a gran escala de un futuro reactor termonuclear o fuente de neutrones, que estudiará el comportamiento del plasma en modos cuasi estacionarios cercanos a la ignición y desarrollará métodos para calentamiento adicional del plasma, suministro de combustible y tecnologías de manta. Allí también se desarrollarán nuevos tipos de diagnóstico y se dominarán las tecnologías del tritio. A finales de 2024, TRINITY prevé completar la primera etapa de reconstrucción del complejo termonuclear, necesaria para crear la infraestructura energética de la futura instalación.

«MEPhi»

Los científicos de la Universidad insignia de Rosatom, la Universidad Nacional de Investigación Nuclear MEPhI y el Instituto de Investigación de Automatización de Rusia de Dukhov (VNIIA, que es parte de Rosatom) han desarrollado un generador de neutrones basado en un foco de plasma, en el que se produce la fusión termonuclear en miniatura.

La unidad emisora ​​consta de una pequeña cámara de descarga de foco de plasma (de varios centímetros de diámetro), un dispositivo de almacenamiento de energía y un interruptor de alto voltaje. Para crear plasma, se bombea gas (isótopos de hidrógeno) a la cámara de enfoque de plasma y se aplica alto voltaje a los dos electrodos. Cuando se aplica voltaje, el interruptor se activa, de modo que toda la energía del dispositivo de almacenamiento se transfiere a la cámara. Gracias a una corriente de cientos de kiloamperios, el gas se ioniza y se forma una capa de plasma actual: plasma caliente de una configuración especial. Bajo la influencia de su propio campo magnético, la carcasa se acelera entre los electrodos y se comprime hasta formar un punto llamado “pinch”. Se trata de un foco de plasma donde se producen reacciones de fusión termonuclear, que duran varias decenas de nanosegundos. En este momento, la unidad emisora ​​genera varios tipos de radiación: neutrones, rayos X, chorros de plasma, haces de electrones e iones. Cuando se elimina el voltaje de los electrodos, el gas vuelve a su estado normal.

Este dispositivo se puede utilizar para calibrar detectores de radiación gamma y neutrones para proyectos de megaciencia. También se puede utilizar para probar elementos de sistemas de detección de resistencia a la radiación. Estas pruebas son necesarias para los equipos a bordo de naves espaciales y los componentes radioelectrónicos. También es posible estudiar los efectos de varios tipos de radiación pulsada en los organismos vivos y realizar análisis de activación neutrónica de la sustancia.

“Antes, todas las calibraciones se realizaban en fuentes pulsadas: reactores y aceleradores. Se trata de cascos de varias toneladas con muchos sistemas de control. Nuestra instalación pesa sólo 150 kg y puede ser desplazada por dos ingenieros capacitados”, dijo Elena Ryábeva, Directora Adjunta del Instituto de Física y Tecnología de Sistemas Inteligentes de la Universidad Nacional de Investigación Nuclear MEPhI. La instalación ya está siendo utilizada por estudiantes en trabajos de laboratorio.

Como señaló el Director General de Rosatom, Alexey Likhachev, durante la Semana de la Energía de Rusia, la Corporación Estatal aún no tiene un conocimiento comercial sobre la fusión termonuclear. Sin embargo, prometió seguir trabajando y destinar esfuerzo y dinero para estos desarrollos. El presidente ruso, Vladimir Putin, también prometió en la Conferencia de Jóvenes Científicos destinar dinero para la investigación termonuclear.

Características de la reacción termonuclear

Una reacción termonuclear controlada se diferencia de una reacción nuclear en que en la primera se sintetizan núcleos más pesados ​​a partir de núcleos más ligeros y en la segunda se fisionan núcleos pesados.