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Avances en IFMIF-DONES, la fuente de neutrones para fusión

Avances en IFMIF-DONES, la fuente de neutrones para fusión 

14/10/2021

Fusión nuclear

IFMIF-DONES (International Fusion Materials Irradiation Facility-DEMO Oriened Neutron Source) o Instalación Internacional para la Irradiación de Materiales de Fusión con Fuente de Neutrones orientada al diseño de DEMO, una vez realizada será una fuente de neutrones que permitirá realizar pruebas de los materiales que se utilizarán en los futuros reactores de fusión, comprender la degradación de las propiedades de los materiales y componentes a lo largo de la vida operativa del reactor es fundamental. En esta línea, se está trabajando en tres prototipos: STUMM-PROTO, MuVacAS y Quick Disconnection System/QDS.

El primero de ellos, el prototipo STUMM-PROTO, representará una réplica a escala natural del módulo instrumentado de arranque y monitorización de DONES (STUMM). El módulo STUMM será un sistema que se colocará en la última fase de comisionado de DONES, justo antes de comenzar las campañas de irradiación de materiales. Dicho sistema estará muy densamente poblado de sensores y detectores para diagnostcar y caracterizar el campo de neutrones y de radiación al cual posteriormente se someterán las muestras a irradiar.

El objetivo principal de STUMM-PROTO es el de profundizar en el conocimiento del comportamiento y prestaciones  de los sensores y detectores en un rango amplio de condiciones de trabajo, así como de las interacciones y distorsiones que puedan aparecer entre ellos debido a la alta densidad espacial de su distribución.  Todo ello se plasmará en un programa experimental del prototipo, el cual incluirá campañas de irradiación en fuentes de neutrones relevantes de todo el mundo que permitirán conocer exactamente la respuesta de los sensores y detectores así como su comparación con modelos teóricos previos. Toda esta fase de prototipado y pruebas revertirá posteriormente en un diseño avanzado consolidado del módulo instrumentado de arranque y monitorización.

El segundo de los prototipos, el MuVacAS o Multipurpose Vacuum Accident Scenarios, tiene por objetivo construir una bancada experimental recreando la cámara de vacío de los últimos 30 m de la línea de transporte del haz a alta energía (HEBT) del acelerador, y la del blanco de litio. Este prototipo servirá para el estudio experimental de los tiempos de propagación de frentes en caso de rotura de la cámara, y la validación de los sistemas de protección y seguridad diseñados para mitigar tales accidentes, como instrumentación, válvulas de cierre rápido, y retardadores de los frentes de propagación.  Además, la bancada tendrá como objetivo secundario la validación de sistemas críticos para la operación, como el de la presión diferencial de Ar (argón) en la línea, o la integración de prototipos de cámaras y conexiones en la HEBT.

El mecanismo objeto del tercer prototipo,  el denominado Quick Disconnection System / QDS (Mecanismo de desconexión por manejo remoto para línea de vacío en instalación IFMIF-DONES), forma parte de uno de los múltiples sistemas que conforman el grupo de sistemas de litio, particularmente al sistema de blanco. El objetivo en este caso es comprobar la viabilidad funcional de la conexión manipulada a distancia necesaria para la unión de tubos de vacío de los sistemas del blanco presentes en la instalación IFMIF-DONES. Con el trabajo de investigación y desarrollo del prototipo se persigue validar el correcto funcionamiento del mecanismo de desconexión remota de la línea de vacío desde el punto de vista de estanqueidad y operatividad. Entre otros, uno de los principales avances que se obtendrán tras completar el trabajo será el desarrollo de un sistema especial de maniobra llamado, Mecanismo de un punto (OPM, por sus siglas en inglés), que puede accionarse fácilmente por un brazo robótico desde un único punto simplificando de esta manera las operaciones de mantenimiento previstas.