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Madrid, 30 de octubre de 2018




El Grupo de Investigación TECF3IR de Industriales participa en la construcción de un acelerador de partículas en Japón

Se han encargado de los blindajes contra radiación del bloque de parada que ha diseñado el CIEMAT. Para reconocer el trabajo del grupo, se instalará una placa conmemorativa en el edificio que acogerá el acelerador


Patrick Sauvan, Javier Sanz, Mauricio García, Francisco Ogando y José Carpio


De izda. a dcha.: Patrick Sauvan, Javier Sanz (que sostiene la placa identificativa que viajará al país nipón), Mauricio García, Francisco Ogando y José Carpio



La localidad de Rokkasho, en la prefectura japonesa de Aomori, acoge desde hace varios años la construcción de LIPAc (Linear IFMIF Prototype Accelerator), un acelerador de deuterones muy singular tanto por el tipo de partículas que acelera como por la combinación de intensidad y energía con la que lo hace. En su diseño y construcción ha participado la UNED a través del Grupo de Investigación TECF3IR de la ETSI Industriales, dirigido por el catedrático Javier Sanz Gozalo, un equipo “único en el mundo en esta especialidad”, tal y como destacó durante la entrevista con ellos el director de la Escuela, el catedrático José Carpio Ibáñez. Aunque el motivo para dicho encuentro no era otro que presentar la placa con la que el equipo japonés del proyecto quiere dejar constancia de la participación de la universidad, la realidad relatada por los investigadores superó con creces el objetivo inicial. “A día de hoy”, destaca Sanz Gozalo, “no hay nadie en el mundo que haga lo que hacemos nosotros. Cualquier institución que quiera hacer algo en el área neutrónica de fusión nuclear tiene que contar con nosotros”. ¿Y qué hacen? Entre otras muchas cosas, han diseñado un modelo de simulación por ordenador capaz de cuantificar niveles de radiación neutrónica que nadie era capaz de establecer.

Ese modelo, “el modelo de Patrick” como ellos lo definen (por Patrick Sauvan, profesor de la UNED miembro del grupo de investigación), y cuyo nombre oficial es McUNED, “ya ha sido exportado a la Unión Europea y a Estados Unidos y se ha empleado en la construcción de diversas instalaciones porque no hay ningún otro modelo de simulación de radiación aplicable a la construcción de blindajes que sea tan fiable como el nuestro”. En el caso concreto del acelerador japonés, explica Francisco Ogando Serrano, también profesor e investigador del grupo, “el acelerador está dentro de un edificio que tiene paredes de metro y medio de hormigón pero, aun así, hay que hacer un blindaje más potente porque con eso no es suficiente. Estudiar qué materiales emplear, en qué proporción y con qué combinaciones sólo se puede hacer con nuestro modelo de simulación”.


Produce incluso escalofríos pensar qué hubiese podido pasar si el grupo de investigación no hubiese peleado por incluir su modelo en el desarrollo del proyecto japonés. El director explica que “cuando empezamos con el proyecto de la colaboración con CIEMAT para Japón, nadie era capaz de simular la cantidad de neutrones que resultan de la interacción de los deuterones con otros materiales. Es más, nadie era consciente de qué cantidad salía de todo aquello, prácticamente decían que no había radiación. El poder convencer de que aquello era un problema serio y que no se podía tratar con las herramientas convencionales sino que había que hacer otras… fue una lucha inmensa. Conseguir que entendieran que había otra forma de hacerlo y que tuvieran que ceder el testigo a una universidad española fue muy complicado, una tarea que nos llevó más de dos años”.


Y es que el equipo lleva diez años trabajando en este proyecto. “Tardamos cinco años en sacar el diseño básico y luego ya en detalle estuvimos trabajando hasta el año pasado junto al CIEMAT”, explica Ogando. “Desarrollamos el blindaje adecuado para cada tipo de instalación según el modelo diseñado. Después probamos de forma realista qué pasa con las distintas piezas, cómo están ensambladas, etc., es decir, definimos modelos de Ingeniería que se pueden mandar a construir directamente. El CIEMAT se ha encargado de otros aspectos como la resistencia mecánica de las piezas o los circuitos de refrigeración por agua y nosotros nos hemos encargado del aspecto radiológico”. El resultado es un blindaje de grandes dimensiones: dos metros de diámetro y unas 20 toneladas de peso que está siendo enviado por piezas a Japón.



Esquema del acelerador completo con el beam dump (bloque de parada) a la derecha

Esquema del acelerador completo con el beam dump (bloque de parada) a la derecha

LIPAc es una instalación singular. En primer lugar, por el tipo de partículas que acelera, los deuterones, porque lo habitual es acelerar protones u otras partículas. “Se usan deuterones porque es un prototipo de una instalación que lo que busca es conseguir muchos neutrones para irradiar después sobre distintos materiales”, aclara Ogando. En segundo lugar, LIPAc es singular por la combinación de intensidad y energía con la que trabaja. “En lo que respecta a los aceleradores de partículas hay dos términos fundamentales: la intensidad, que es el número de partículas que aceleras, y la velocidad o energía con que las lanzas. El CERN, por ejemplo, tiene mucha energía pero para pocas partículas aceleradas. Hay otros aceleradores industriales que tienen mucha intensidad, es decir, aceleran muchos electrones, pero a muy poca energía. LIPAc hace una combinación distinta que implica mucha intensidad a una energía moderada, lo que da lugar a una potencia muy grande. La cantidad de energía total por el número de partículas y por la energía que lleva cada una de ellas es singularmente alta comparada con otras”. Consecuencia de estas peculiaridades, el desarrollo de esta instalación se enfrentaba a una radiación neutrónica singularmente alta, pues “los deuterones producen mucha más radiación neutrónica cuando interaccionan con cualquier otro material”.



Corte del beam dump, en el que se ven los componentes internos, entre ellos los blindajes

Corte del beam dump, en el que se ven los componentes internos, entre ellos los blindajes


Despiece parcial del elemento que muestra los elementos de blindaje

Despiece parcial del elemento con los elementos de blindaje


Fusión nuclear


Tal y como señala el director del grupo, todo este trabajo debe entenderse dentro del contexto de la carrera por la consecución de energía a través de la fusión nuclear, también conocida como la “energía del futuro” o la “energía de las estrellas”. Dentro de este proyecto mundial son necesarias una gran cantidad de instalaciones: “Una de ellas es ITER, por ejemplo, otra es este acelerador japonés y hay una más, que se destinará a cualificar los materiales con los que se podría construir el reactor final, cuyo proyecto se denomina IFMIF-DONES y que probablemente acabe instalada en nuestro país, en Granada”. De hecho, explican los investigadores, “Japón es una versión pequeña de lo que va a ser Granada o, dicho en otros términos, Granada sería Japón más cuatro veces la última parte, por lo que la protección antirradiación de Granada tendrá que ser aún más efectiva. Las paredes de la cámara de reacción, por ejemplo, serán de tres metros y medio de espesor”. Como no podía ser de otra manera, el Grupo de Investigación TECF3IR está muy involucrado en esta tarea, que coordina el CIEMAT.


“IFMIF-DONES”, finaliza Ogando, “se instala para testar qué va a pasar con los aceros y otros materiales estructurales cuando los irradias con una gran cantidad de neutrones y saber así cómo construir el hipotético reactor final de energía de fusión con fines industriales, es decir, para obtener electricidad. Como los elementos que se van a trabajar ahí son novedosos y nunca se han acelerado tantas partículas a tal energía, se ha decidido hacer un prototipo previo. Ese prototipo es LIPAc”.


Trayectoria UNED


Placa

El Grupo de Investigación TECF3IR está integrado actualmente por su director, Javier Sanz Gozalo, y los profesores Francisco Ogando Serrano, Patrick Sauvan y Mauricio García Camacho. Completan la terna otros 13 investigadores que incorporan mediante los contratos que el grupo va obteniendo gracias a su especialización. Una de las características de este grupo es el tesón y la energía que dedican a que su trabajo salga adelante en unas circunstancias que no son siempre las más idóneas. Es especialmente destacable el caso de García Camacho, quien comenzó su vinculación con la UNED como estudiante de la Ingeniería de la que ahora es profesor y que ha desarrollado toda su trayectoria profesional ligado a la universidad en la que comenzó su formación.


“Para mí es muy importante dejar constancia de cómo un alumno que decide estudiar una ingeniería en la UNED, que ya es algo de por sí peculiar y que conlleva un gran trabajo, con esfuerzo y suerte puede llegar a adquirir una cierta relevancia en un ámbito de trabajo como la fusión nuclear”.


García Camacho relata que, después de estudiar la carrera en la UNED, realizó en ella su postgrado y se integró en el grupo de investigación que acabó participando en una instalación como LIPAc. “En este recorrido he seguido distintas fases: Primero predoctoral, con una beca competitiva obtenida en la propia UNED hasta que presenté la tesis en 2013 obteniendo la más alta puntuación. Después, ya como doctor, a través de diversos contratos que han sido financiados con proyectos que tenemos en marcha. Así, hemos trabajado con Tecnofusión, de la Comunidad de Madrid, y ahora Eurofusión, que es la institución europea que encuadra IFMIF-DONES y otros proyectos que van a la par de estas instalaciones con el objetivo final de tener una planta de potencia de fusión nuclear conectada a la red eléctrica para el uso y disfrute de la sociedad”.


Dentro de LIPAc, el profesor tuvo una participación destacada en la primera fase de negociaciones en las que se consiguió la participación de la UNED en el desarrollo del acelerador: “Empezamos en junio de 2006 a preparar la presentación que llevamos a Alemania y que, en enero de 2007, nos abrió las puertas de esta línea de trabajo, de la que luego surgieron otras muchas”.




Itziar Romera

Fotografías: José Rodríguez

Edición web: Elena Lobato

Comunicación UNED