Los equipos de investigación del Southwestern Institute of Physics (SWIP), una subsidiaria de China National Nuclear Corporation (CNNC), han hecho enormes progresos en la investigación y el desarrollo de la tecnología de tratamiento de paredes para el Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER), un gran proyecto científico que tiene como objetivo replicar el proceso de fusión del sol para producir energía limpia.
Los investigadores del SWIP han pasado la revisión de diseño final delta (Delta FDR) para el diseño suplementario del proyecto de electrodo permanente del sistema de limpieza por descarga luminosa (GDC). También han ganado la oferta y cerrado un acuerdo para el diseño y producción del sistema de boronización y el sistema de suministro de gas para el espectrómetro de cristal de rayos X (XRCS) en colaboración con sus homólogos de China Nuclear Industry 23 Construction Company, Ltd.
Estos notables logros han consolidado aún más la presencia de investigadores chinos en la tecnología básica de tratamiento de paredes del ITER. Sus ámbitos de negocio se han extendido desde el sistema GDC existente hasta el tratamiento de paredes de boronización, construyendo una cadena técnica completa desde la eliminación de impurezas hasta el pretratamiento de superficie. También proporciona un apoyo crítico para el funcionamiento de la primera pared de tungsteno del ITER.
Estas dos tareas de investigación específicas están directamente relacionadas con los cambios de diseño estratégico adoptados por el ITER en 2023, que requirieron la sustitución de los materiales de la primera pared de metal de berilio por metal de tungsteno. Aunque el tungsteno es conocido por su resistencia a altas temperaturas, sus impurezas pueden contaminar gravemente el plasma.
Por ejemplo, se ha encontrado que incluso una pequeña cantidad de impurezas puede conducir a una radiación de energía incontrolada durante la fase de arranque de la descarga sensible. El sistema GDC, realizado por el personal de investigación del SWIP y conocido como el potente aspirador para el recipiente de vacío del ITER, genera plasma frío a través de una descarga luminosa para bombardear y eliminar los gases residuales y las impurezas adheridas a la pared del recipiente. Este FDR Delta ha abordado los desafíos de la viabilidad de la fabricación de electrodos en entornos espaciales complejos y ha limpiado los obstáculos finales para la transición del sistema GDC de los dibujos de diseño a la ingeniería y la fabricación.
Mientras tanto, el recién premiado sistema de boronización actúa como un sofisticado "recubridor de superficie". Adopta la deposición asistida por descarga luminosa para depositar una película de boro de solo 10 a 100 nanómetros de espesor en todas las superficies orientadas al plasma, abordando los riesgos de impurezas que plantean las paredes de tungsteno completo. Esta película de boro de baja Z sirve como una barrera física para suprimir eficazmente la liberación de pulverización catódica de impurezas de tungsteno de alta Z. Por otro lado, funciona como una esponja para capturar y absorber impurezas como el oxígeno y el carbono que escapan de las paredes de los vasos, evitando que entren en el núcleo de plasma y causando enfriamiento radiativo.
En particular, este sistema de boronización se basará por primera vez en la experiencia de prueba de múltiples instalaciones de tokamak existentes para su aplicación en dispositivos ITER a gran escala. También es compatible con futuros entornos operativos que contengan tritio, lo que garantiza el funcionamiento experimental de la instalación ITER.
Según el acuerdo recién firmado, SWIP y China Nuclear Industry 23 Construction Company serán responsables del diseño detallado, la fabricación de equipos y la instalación en el sitio, mostrando completamente las capacidades integrales de los investigadores chinos en la integración de sistemas complejos de ingeniería de fusión.
Luo Delong, director general adjunto de la Organización ITER, elogió el desarrollo coordinado del GDC y el proyecto de boronización. En el siguiente paso, la parte china seguirá estrictamente el plan general del ITER, llevará a cabo la producción y entrega de electrodos GDC y aportará la sabiduría y la fuerza chinas al desarrollo internacional de la energía de fusión con una sólida experiencia técnica y prácticas de ingeniería sobresalientes.
