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LA UNED PARTICIPA EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN ACELERADOR DE PARTÍCULAS EN JAPÓN

En colaboración con el CIEMAT El Grupo de Investigación TECF3IR de Industriales se ha encargado de los blindajes contra radiación del bloque de parada

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 GozaloSu participación será reconocida mediante una placa identificativa que se instalará en el edificio que albergará el acelerador y que viajará hasta el país nipón con el equipo del CIEMAT que ha coordinado la colaboración española en el proyecto. 

El trabajo realizado por el equipo es "único en el mundo en esta especialidad", tal y como señala José Carpio, director de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la UNED. De hecho, según corroboró Sanz Gozalo, “a día de hoy no hay nadie que haga lo que hacemos nosotros. Cualquier institución que quiera trabajar en el área neutrónica tiene que contar con nosotros”. Concretamente, el grupo se ha encargado de diseñar 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 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”. El director explica que “cuando empezamos con el proyecto, 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”.

Las singularidades del acelerador de Japón explican esta confusión inicial: En primer lugar, LIPAc es peculiar 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, lo es 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”. También es, en consecuencia, especialmente elevada la radiación neutrónica generada.

Después de diez años de trabajo, el resultado es un blindaje de grandes dimensiones: dos metros de diámetro y más de 20 toneladas de peso que está siendo enviado por piezas a Japón. "El CIEMAT se ha encargado de aspectos como la resistencia mecánica de las piezas o los circuitos de refrigeración por agua y nosotros nos hemos encargado del aspecto radiológico”, explica Ogando.

Carrera por la fusión nuclear

LIPAc es sólo un hito más en 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”. De hecho, está prevista la construcción de una instalación 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. Los investigadores explican que “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, por ejemplo, serán de tres metros y medio”. 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 instalará 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”.

Información completa, imágenes del reactor y documentación complementaria

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