PROTECCIÓN RADIACTIVA Y SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE ACELERADORES DE ALTA INTENSIDAD DESTINADOS A SIMULAR EL DAÑO POR IRRADIACIÓN DE MATERIALES EN REACTORES DE FUSIÓN NUCLEAR

Cod.28801462

PRESENTACIÓN

La línea de investigación en la que aquí se encuadra el Trabajo fin de máster es la de Protección radiactiva y seguridad en el diseño de aceleradores de alta intensidad destinados a simular el daño por irradiación de materiales en reactores de fusión nuclear, y en concreto se refiere a los aceleradores integrantes de la instalación de irradiación EVEDA/IFMIF. Esta línea se oferta desde el Departamento de Ingeniería Energética y se incluye dentro del itinerario denominado también Ingeniería Energética. Las razones que a continuación se exponen justifican y avalan la relevancia del desarrollo de la instalación EVEDA/IFMIF para el desarrollo de la energía de fusión nuclear dentro del contexto internacional. En la actualidad no se dispone de materiales aptos para ser utilizados en las futuras centrales de fusión nuclear, al no satisfacer las dos propiedades básicas que se les exige: ser resistentes al daño producido por la exposición a la radiación a la que se van a ver sometidos, y al mismo tiempo ser materiales de activación reducida, es decir, que posibiliten un comportamiento atractivo de la fusión en lo que respecta a temas de seguridad y producción/gestión de residuos radiactivos.
El desarrollo y calificación de nuevos materiales capaces de resistir la extraordinariamente exigente exposición neutrónica (flujos muy intensos, fluencias muy altas y neutrones de 14 MeV de energía) existente en los futuros reactores comerciales de fusión nuclear es un paso esencial para llegar al reactor (DEMO) que debería suceder al ITER y tendría que demostrar la eficiencia de la conversión de energía de fusión en electricidad.
Mientras el daño causado por irradiación será del orden de 30 dpa (1 dpa, desplazamiento por átomo, significa que cada átomo en el material es desplazado en promedio 1 vez de su posición en la red cristalina, provocando defectos estructurales) al año para el DEMO, será solo de 3 dpa al final de toda la vida operacional de ITER. Es en este contexto donde surge la necesidad de alguna instalaron de irradiación que sea capaz de simular las condiciones de daño esperables en un reactor de fusión y haciendo uso de ella poder desarrollar los materiales idóneos a utilizar en la construcción de los mismos.
El Proyecto denominado Internacional Fusion Material Irradiation Facility, IFMIF, es que tiene por objetivo el diseño y construcción de dicha instalación de irradiación.
El empuje definitivo al Proyecto IFMIF tuvo lugar en el año 2007. Durante las negociaciones para la localización del ITER, los distintos países participantes en el Proyecto evaluaron el interés de establecer un programa completo sobre energía de fusión. Fruto de ello, y en paralelo al ITER se decidió la aprobación del “Broader Approach”/“Enfoque Ampliado a la Investigación en la Energía de Fusión” firmado entre la UE y Japón, con fecha de entrada en vigor el 1 Junio de 2007, cubriendo tres grandes proyectos: IFMIF-EVEDA, el tokamak superconductor JT60-SA y el centro de computación IFERC.
IFMIF, es una fuente de neutrones de alta intensidad que se va a construir en la próxima década para desarrollo y cualificación de materiales para futuros reactores de fusión. La instalación incluye dos aceleradores que deben producir dos haces de deuterones (de 40 MeV y 125 mA cada uno) que impactan de forma continuada en un blanco de litio líquido cediendo una potencia de 10MW, para dar lugar a un chorro de neutrones de alta intensidad a energías de 14 MeV. Este tipo de instalación/acelerador supone en muchos aspectos avances de dos órdenes de magnitud en relación a los aceleradores del mismo tipo existentes en la actualidad.
La implementación de un proyecto tan ambicioso requiere como primera fase de la construcción de prototipos de los principales sistemas: IFMIF-EVEDA (Engineering Validation Engineering Design Activities) incluye tres grandes módulos de trabajo: prototipo de acelerador, blanco de litio y celdas de ensayo. Las actividades, planeadas y con financiación ya comprometida para un periodo de seis años, serán compartidas entre grupos de trabajo de Japón y la Unión Europea. La contribución de España al Proyecto IFMIF-EVEDA es muy importante, siendo responsable de varias actividades y participante en otras varias. En relación a las actividades de radioprotección y seguridad del diseño del acelerador EVEDA-IFIMF España es corresponsable junto a Francia del desarrollo de las mismas.
La importancia del trabajo de fin de máster se ve reflejado en el número de créditos ECTS del mismo, 15, y en las horas de dedicación que debe emplear el estudiante, unas 375 horas de trabajo. Y como se quiere remarcar, la finalización de este trabajo debe ser fruto de su madurez en las materias técnicas del master así como en las competencias adquiridas.