Pruebas en los cables generan temor sobre el ITER

El ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)

La degradación de los cables superconductores en el corazón de la máquina de fusión ITER amenaza con provocar mayores retrasos.

Científicos de tres continentes están rascándose la cabeza intentando comprender un problema potencialmente serio con los cables superconductores destinados al ITER, el mayor experimento de fusión del mundo. Nature ha sabido que las pruebas preliminares de los cables para el potente imán central del ITER muestran una degradación demasiado rápida para poder usarse. De no resolverse, el problema amenaza con retrasar más el proyecto que ya ha sufrido muchos años de obstáculos técnicos y presupuestarios (ver Nature 461, 855; 2009).

El ITER es una colaboración de 15 000 millones de euros diseñada para demostrar la viabilidad de la fusión nuclear como fuente de energía. Actualmente en construcción en St-Paul-lez-Durance, Francia, y con un inicio de las pruebas de producción de energía planificadas para 2026, el reactor constará de vasijas gigantes en forma de rosquilla llenas de isótopos de hidrógeno. Los potentes campos magnéticos generados por las enormes espiras superconductoras alrededor de las vasijas atraparían los isótopos cuando se calientan hasta el punto de fusión.

El mayor de estos imanes es el solenoide central, una pila de 4,1 metros de ancho y 13,5 metros de alto de seis espiras idénticas capaces de generar un asombroso campo magnético de 13 Teslas. Pulsando lentamente la corriente en el cable superconductor, el solenoide genera una segunda corriente dentro del propio gas de hidrógeno, el cual ayuda a confinar el gas cuando se calienta a temperaturas de fusión de más de 150 millones de grados C.

El solenoide se construirá en los Estados Unidos usando un cable superconductor de niobio/estaño (Nb₃Sn) fabricado en Japón. El cable se supone que soporta 60 000 pulsos de corriente sin problemas. Pero unas pruebas en noviembre de 2010 en la instalación SULTAN, parte del Instituto Paul Scherrer en Villigen, Suiza, reveló una severa degradación en una muestra de cable tras apenas 6000 pulsos. De confirmarse, eso significaría que el ITER sólo podría funcionar durante una fracción de sus 20 años de vida con el cable existente.

La producción en masa del cable se suspende hasta que se pueda encontrar una solución, dice Ryuji Yoshino, director de la Agencia Doméstica de Japón para el ITER. Dice que los funcionarios japoneses no han visto este tipo de degradación en otros proyectos, incluyendo pruebas anteriores de cables en el ITER producidos en 2000. Cree que el problema se desarrolló durante las pruebas suizas, que imitaron las condiciones de operación del ITER colocando el cable en un potente campo magnético, pero no uniforme.

“Estoy preocupado, pero tenemos un plan para resolver el problema”, dice Ned Sauthoff, jefe de la contribución de Estados Unidos al ITER. Los científicos del Complejo de Investigación del Acelerador de Protones de Japón en Ibaraki, están llevando a cabo unos estudios de dispersión de neutrones para medir la carga en el cable y comprobar posibles daños. Se realizarán posteriores experimentos en Suiza para ver si la metodología de pruebas es la culpable. Mientras tanto, también hay en proceso estudios de neutrones sobre el cable que falló en la Fuente de Neutrones de Espalación en el Laboratorio Nacional Oak Ridge en Tennessee, junto con los experimentos de tomografía de rayos-X en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, de acuerdo con Sauthoff. Además, se están poniendo a prueba otros tipos de cables de Nb₃Sn para ver si son más resistentes. “Vamos a seguir probando hasta que tengamos éxito”, comenta.

Sauthoff espera que la situación pueda resolverse para junio. Si la reparación del cable necesita más tiempo, se pediría a instalaciones adicionales que fabricasen espiras para el solenoide central para acelerar la producción, pero esto añadiría un gasto extra al proyecto.

Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Nature, su autor es Geoff Brumfiel.