Tantalio, el elemento que soporta las duras condiciones dentro de un reactor de fusión nuclear

Los ingenieros de la Universidad de Wisconsin-Madison han utilizado una tecnología de recubrimiento por pulverización para producir un nuevo material resistente que puede soportar las duras condiciones dentro de un reactor de fusión.

El avance, detallado en un artículo publicado recientemente en la revista Physica Scripta , podría permitir reactores de fusión compactos más eficientes y más fáciles de reparar y mantener.

"La comunidad de la fusión está buscando urgentemente nuevos enfoques de fabricación para producir de forma económica grandes componentes orientados al plasma en reactores de fusión", dice Mykola Ialovega, investigadora postdoctoral en  ingeniería nuclear e ingeniería física  en la Universidad de Washington-Madison y autora principal del artículo.

“Nuestra tecnología muestra mejoras considerables con respecto a los enfoques actuales. Con esta investigación, somos los primeros en demostrar los beneficios de utilizar la tecnología de recubrimiento por pulverización en frío para aplicaciones de fusión”, continuó.

Pruebas con la fisión

"Descubrimos que el recubrimiento de tantalio pulverizado en frío absorbe mucho más hidrógeno que el tantalio a granel debido a la microestructura única del recubrimiento", dice  Kumar Sridharan , profesor de ingeniería nuclear y física de ingeniería y  ciencia e ingeniería de materiales.

Durante la última década, el grupo de investigación de Sridharan ha introducido la tecnología de pulverización en frío a la comunidad de energía nuclear implementándola para múltiples aplicaciones relacionadas con reactores de fisión.

"La simplicidad del proceso de pulverización en frío lo hace muy práctico para las aplicaciones", afirma Sridharan.

Plasma

En los dispositivos de fusión, el plasma (un gas de hidrógeno ionizado) se calienta a temperaturas extremadamente altas y los núcleos atómicos del plasma chocan y se fusionan. Ese proceso de fusión produce energía. Sin embargo, algunos iones de hidrógeno pueden neutralizarse y escapar del plasma.

"Estas partículas neutras de hidrógeno provocan pérdidas de energía en el plasma, lo que hace que sea muy difícil mantener un plasma caliente y tener un pequeño reactor de fusión eficaz", dice Ialovega, que trabaja en el  grupo de investigación  de  Oliver Schmitz , profesor de ingeniería nuclear y Ingeniería Física.

Es por eso que los investigadores se propusieron crear una nueva superficie para las paredes del reactor orientadas al plasma que podría atrapar partículas de hidrógeno cuando chocan con las paredes.

El tantalio es intrínsecamente bueno para absorber hidrógeno, y los investigadores sospecharon que la creación de un recubrimiento de tantalio mediante un proceso de pulverización en frío aumentaría aún más su capacidad para atrapar hidrógeno.