Existen pocas tecnologías con el potencial de satisfacer la creciente demanda energética a través de fuentes de energía sostenibles, seguras y bajas en emisiones, la Fusión nuclear es una de ellas. Motivada por estos retos científicos y tecnológicos, la comunidad de entidades catalanas que trabajan en el ámbito de la tecnología de fusión nuclear congrega sus esfuerzos en el proyecto de investigación FusionCAT (001-P-001722) cofinanciado al 50% por fondos FEDER de la Unión Europea en el marco del Programa Operativo FEDER de Cataluña 2014-2020 y con el apoyo de la Generalitat de Catalunya.
La cualificación de materiales resistentes a los neutrones requiere una fuente intensa que los genere con la misma energía que los producidos en un plasma de fusión. IFMIF sería la fuente de neutrones ideal, sin embargo, para que éstos sean cualificados a tiempo antes de la construcción del reactor DEMO, se ha considerado llevar a cabo una fuente temprana de neutrones (IFMIF-DONES). El modelado, análisis y diseño de los componentes de este acelerador son aspectos clave para una implementación exitosa.
Figura 1. Hoja de ruta hacia la fusión nuclear en la UE.
Dentro de este contexto y en el marco del proyecto FusionCAT, el grupo de fusión de IREC (bFUS) lidera el proyecto P3: Estudios del reactor de fusión. En particular, el equipo bFUS de IREC focaliza su investigación en la Tarea 3.2: Modelado, análisis y diseño de componentes de aceleradores para instalaciones de investigación de materiales de fusión en colaboración con Eurecat.
El personal científico del grupo bFUS ha realizado múltiples actividades relevantes desde 2011 en el ámbito de fusión nuclear como, el diseño y coordinación de las actividades de la línea HEBT para IFMIF-DONES, estudios termo-mecánico para el acelerador IFMIF-LIPAc o la asistencia técnica en los sistemas criogénicos de ITER.
Dentro del marco del proyecto, la Subtarea 1: Lecciones aprendidas de IFMIF-LIPAc , tiene por objetivo recopilar y revisar las lecciones aprendidas durante la campaña de puesta en servicio de los componentes del acelerador IFMIF-LIPAc, en Rokkasho (Japón). Esta evaluación comparativa de los requisitos funcionales y técnicos de los componentes del acelerador es de gran importancia para el correcto diseño, validación y optimización del futuro acelerador IFMIF-DONES.
La recolección de estos datos se obtiene mediante la consulta a varios socios participantes en el proyecto, con especial atención al sistema HEBT (High Energy Beam Transport line) y Beam Dump, en el que IREC ha contribuido junto con CIEMAT, pero con una futura ampliación del estudio y revisión a otros sistemas de la instalación. Actualmente, la puesta en marcha de LIPAc sigue en proceso y por ello, los datos extraídos se actualizarán tras la finalización de las actividades.
Figura 2. Participantes en proyecto IFMIF-LIPAc
Por otra parte, la Subtarea 2: Estudios de integración mecánica de componentes del acelerador de IFMIF DONES, tiene por objetivo desarrollar una herramienta para proporcionar una validación de la integración mecánica de los diferentes componentes presentes en la línea, ajustándose a los estándares requeridos, con la precisión esperada para cada uno de ellos y las tolerancias típicas de fabricación alcanzadas como datos de entrada. Los resultados de la esta herramienta también podrían proporcionar no solo la validación de la integración, sino también un primer enfoque de la flexibilidad de alineación necesaria en cada componente de las líneas de aceleración.
Figura 3. Captura herramienta bajo desarrollo para integración de componentes en aceleradores
Con el enfoque explicado y objetivos fijados, se pretende alinear ambas tareas del proyecto con la estrategia internacional de fusión, específicamente con el programa de trabajo WPENS de Eurofusion y con la estrategia a etapas hacia una fuente de neutrones dentro del programa de fusión nuclear europeo.