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El acelerador LIPAc, en el que participa el CIEMAT, bate un récord mundial de corriente de iones

 

03/09/2019

Fusión nuclear

El día 24 de julio último un acelerador de deuterones, diseñado y operado en un marco internacional con participación del CIEMAT, alcanzó una corriente de 125 mA. Es la mayor intensidad jamás lograda por un acelerador lineal. El dispositivo, denominado LIPAc (Linear IFMIF Prototype Accelerator, donde IFMIF significa  Instalación internacional para la irradiación de materiales de fusión), aún en fase de puesta en marcha, se encuentra en Rokkasho (Japón) y ha sido diseñado y construido dentro del EU-JA Bilateral Agreement for the Broader Approach for Fusion (Acuerdo bilateral entre la Unión Europea y Japón para el enfoque más amplio de Fusión). El objetivo del LIPAc es validar el diseño de ingeniería de la futura fuente de neutrones DONES que se construirá próximamente en Granada.

 
 

En el proyecto participan, por un lado, Fusion for Energy, que coordina la intervención de los laboratorios europeos Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN, Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia), Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA, Comisariado de la Energía Atómica y Energías Alternativas de Francia) y Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT, de España), y, por el otro, National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology (QST, Institutos Nacionales de Ciencia y Tecnología Cuántica y Radiológica de Japón).

  

Así, el 24 de julio, a las 19:00 hora local y tras cerca de seis meses de trabajo y acondicionamiento, el LIPAc, un acelerador de deuterones ubicado en Rokkasho (Japón), ha conquistado un importante hito durante la fase de puesta en marcha, alcanzando la corriente nominal de 125 mA. Esta corriente de haz representa un record mundial, ostentado hasta ahora por el acelerador LEDA, en EEUU, con 100 mA. El LIPAc exhibe también otra marca mundial, al tener en operación el más largo RFQ (siglas en inglés de Radio-Frequency Quadrupole), un sistema de guiado y aceleración de partículas cargadas, capaz de proporcionar a las partículas del intenso haz de 125 mA una energía de 5 MeV. A esta fase inicial de puesta en marcha, que finaliza en agosto y que está limitada a haz pulsado, le sigue la operación en onda continua: primero  a la energía de 5MeV y luego a la de 9 MeV, que será su máxima energía, logrando también su mayor potencia (1125 kW). Estas dos etapas, por supuesto, requerirán la instalación de nuevos componentes.

  

Conseguir tan alta corriente constituye un enorme éxito, que da un espaldarazo tanto a la tecnología usada en el proyecto como al buen hacer de los científicos y técnicos que han intervenido en su diseño, construcción y prueba. Los logros cosechados en LIPAc, así como en otras instalaciones, aseguran la viabilidad del proyecto ideado para la construcción de DONES (por DEMO Oriented Neutron Source), la futura fuente de neutrones para irradiación de materiales que se erigirá próximamente en Escúzar (Granada). La construcción y la operación de DONES son pilares básicos para la consecución de la energía de fusión.

  

En el proyecto LIPAc concurren, conforme al citado Broader Approach Agreement, Fusion for Energy —que coordina la contribución de los laboratorios europeos partícipes: INFN (Italia), CEA (Francia) y CIEMAT (España)— y QST (Japón). Casi todos los componentes del acelerador se diseñan, construyen y prueban en Europa antes de ser transportados hasta Rokkasho, donde se instalan y se ponen en funcionamiento. La contribución de QST se ajusta al edificio y a los sistemas convencionales (refrigeración, redes eléctricas, etc.). Para conseguir este triunfo, el CIEMAT, que ha puesto a disposición del proyecto casi un tercio del total aportado por Europa, ha contribuido doblemente: con múltiples componentes e instrumentación distribuidos por todo el acelerador (entre los que cabe destacar el sistema de radiofrecuencia, la línea de transporte de haz de media energía, la plataforma de diagnósticos, el conjunto de solenoides superconductores, la línea de transporte de haz de alta energía y el bloque de parada de haz) y con un grupo de expertos destacado en Rokkasho para la instalación, la puesta en marcha y la operación del acelerador, centrando su actividad sobre todo en los equipos antes mencionados.

  
 

Imágenes.

  

Imagen 1: En la parte superior se puede ver la configuración completa del LIPAc (y entonces será posible alcanzar la máxima energía de 9 MeV). Abajo aparece la configuración actual para la fase B (5 MeV).

  

Imagen 2: En la sala del LIPAc, dispositivo que puede atisbarse al fondo, posan algunos miembros de F4E, QST, CEA, INFN y CIEMAT durante la fase inicial de la puesta en marcha del acelerador. Destacamos los componentes del CIEMAT (de izquierda a derecha): En la fila superior están Juan Manuel Garcia (2º), Moises Weber (7º), Daniel Gavela (9º), Alvaro Marqueta (12º) y Alfonso Ros (13º). En la fila inferior se ve a David Jimenez (5º) y a  Ivan Podadera (7º).

   

Imagen 3. Pruebas de vacío en Rokkasho, realizadas por expertos del CIEMAT en algunos de los componentes del acelerador (en la imagen, Fernando de Aragón).

  
El acelerador LIPAc, en el que ha participado el CIEMAT, bate un récord mundial de corriente de iones El acelerador LIPAc, en el que ha participado el CIEMAT, bate un récord mundial de corriente de iones El acelerador LIPAc, en el que ha participado el CIEMAT, bate un récord mundial de corriente de iones