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CIEMAT, CDTI y CERN colaboran en la investigación y desarrollo en imanes de nueva generación de muy alto campo dentro del Programa PRISMAC

 

08/03/2019

Instrumentación científica y física médica

El Consejo de Ministros autoriza la firma de dos convenios entre CIEMAT, CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial) y CERN (Centro Europeo para la Investigación Nuclear) que enmarcan el Programa PRISMAC (Programa de Imanes Superconductores de Muy Alto Campo). Estos dos convenios se completarán con uno bilateral CIEMAT-CDTI que regula el marco interno de actuación a nivel nacional. A nivel de política de innovación tecnológica, este programa supone un proyecto estratégico.

 
 

La parte más importante del programa científico del CERN se basa en el acelerador LHC (las siglas en inglés de Gran Colisionador de Hadrones), que estará operativo en su estado actual hasta  2020, cuando se hará una mejora en sus inyectores que duplicará su luminosidad (intensidad del haz). La siguiente mejora en profundidad programada es el HL-LHC (Alta Luminosidad-LHC). La máquina se parará entre 2023 y 2024 para instalar una serie de nuevos imanes de alto campo (12 Teslas) con el objetivo de aumentar de nuevo la luminosidad del acelerador. Esta será la fase final del LHC en su configuración actual de energía.

  

La siguiente etapa del CERN estará liderada por el estudio FCC (Future Circular Collider), que propondrá la construcción de un nuevo acelerador de mayor diámetro o, en su defecto, un LHC con un importante cambio en su infraestructura para duplicar su energía (HE-LHC, Alta Energía-LHC). Independientemente de la solución final, se requerirán imanes no existentes en la actualidad, capaces de generar un campo magnético de alta calidad del orden de 16T (incluso se habla de hasta 20 T). Estos imanes deberán estar basados en conocimientos actualmente en desarrollo y nuevos materiales superconductores, suponiendo una inversión del orden de más de 5000 M€.

  

En las necesidades estratégicas del CERN en sus etapas 2019-2022 (HL-LHC) y 2025-2035 (post-LHC) se requiere multiplicar por 1,5 y 2,5 respectivamente la intensidad de campo de una parte importante de los imanes de sus anillos. Para la primera etapa se ha arrancado un programa de I+D en colaboración con laboratorios de Francia, Italia, EEUU, Japón y España (CIEMAT) destinado a generar diseños de imanes de nueva generación basado en los materiales superconductores conocidos. Una vez se completen los prototipos en 2019-2020, se desarrollarán unos seriados limitados de estos nuevos imanes. En Europa, actualmente existen empresas en Alemania, Francia e Italia capaces de desarrollar esta nueva tecnología (las empresas que construyeron los imanes del actual LHC).

  

Las empresas que desarrollen la tecnología de los nuevos imanes del HL-LHC estarán en una posición de ventaja para afrontar los grandes seriados de la etapa 2025-2035, en la cual el reto consistirá en adaptar los diseños de las nuevas familias de imanes del HL-LHC a nuevos materiales superconductores capaces de portar más densidad de energía magnética. En esta estrategia, se ha pensado que España, a través del CIEMAT en colaboración con el CDTI como promotor de la actividad empresarial, podría dotarse de las infraestructuras y know-how necesarios para acometer este proyecto de innovación y desarrollo preindustrial.

  

Para estar en condiciones de responder a estos objetivos estratégicos, se acordó con la Secretaría General de Coordinación de Política Científica del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades poner en marcha un triple programa técnico. Su objetivo global es abordar un plan completo de I+D+i en imanes de alto campo que, partiendo de los sistemas más avanzados que puedan desarrollarse con la tecnología de materiales superconductores fríos para el HL-LHC, se desarrollen los primeros prototipos de imanes de muy alto campo para el Estudio FCC (Future Circular Collider), imanes basados en los nuevos materiales superconductores de alta temperatura capaces de llegar a campos de alta calidad de 16 Tesla, dotándose a nivel nacional de la maquinaria y de los laboratorios necesarios para tal fin, a la vez que se prepara a la industria nacional para que adquiera las capacidades de desarrollo y producción de este tipo de productos de alta tecnología no existentes en la actualidad.

  

Este programa técnico se ha denominado Programa de Imanes Superconductores de Muy Alto Campo, PRISMAC. Dicho programa comprende: la construcción de un pequeño seriado de imanes de alto campo de tecnología tipo MCBX para el HL-LHC, uno de los tipos de imanes con más ambiciosas especificaciones que pueden construirse llevando al límite la tecnología actual; el desarrollo de unos prototipos de imanes de muy alto campo de nueva generación para el FCC, basándose en tecnologías aún no disponibles; y la puesta a punto de un laboratorio de imanes de nueva generación, como infraestructura necesaria para el prototipado requerido para los dos objetivos anteriores. Este programa tiene sentido de manera integrada.


 

Imágenes:

  

Primer prototipo de imán tipo MCBX, uno de los modelos de imanes de alto campo que se desarrollarán en el Programa PRISMAC. 

 
CIEMAT, CDTI y CERN colaboran en la investigación y desarrollo en imanes de nueva generación de muy alto campo dentro del Programa PRISMAC CIEMAT, CDTI y CERN colaboran en la investigación y desarrollo en imanes de nueva generación de muy alto campo dentro del Programa PRISMAC