El Instituto Fraunhofer de Materiales y Tecnología de Haz (IWS) y el Instituto de Física de Plasma Max Planck (IPP) de Alemania han lanzado conjuntamente el proyecto "TritiumStopp" para desarrollar recubrimientos de barrera de alto rendimiento para reactores de fusión nuclear, con el fin de prevenir fugas de combustible de tritio.

La tecnología PVD de grado industrial desarrollada por el Instituto Fraunhofer IWS establece las bases para nuevas barreras de permeación que previenen la pérdida de tritio en futuras centrales de fusión. El proyecto de investigación conjunta TritiumStopp, llevado a cabo en colaboración con el Instituto de Física de Plasma Max Planck (IPP), se dedica al desarrollo de recubrimientos de barrera altamente eficientes que mantengan su estabilidad incluso en condiciones extremas.

El tritio es un combustible clave para las reacciones de fusión nuclear, pero sus átomos son extremadamente pequeños y fácilmente penetran estructuras metálicas (fenómeno de "permeación"), lo que lleva a fugas de tritio en las paredes o tuberías del reactor, causando la pérdida de un recurso estratégico irremplazable. Para resolver este problema, el equipo de investigación se dedica al desarrollo de recubrimientos delgados que puedan soportar condiciones extremas para impedir la migración del tritio en los materiales.

La tecnología de recubrimiento adoptada por el Instituto Fraunhofer IWS se basa en procesos de deposición física de vapor, que previamente se ha validado en escenarios industriales de alto rendimiento como la protección contra el desgaste de herramientas de carga pesada. Esta tecnología puede aplicarse directamente a componentes base de reactores mediante esquemas listos para producción.

El equipo del proyecto está investigando el rendimiento de permeación de varios tipos de recubrimientos (incluyendo nitruros metálicos, óxidos y carbono tipo diamante-like). El Dr. Volker Weihnacht del Instituto Fraunhofer IWS declaró: "Estamos probando el rendimiento de los recubrimientos en condiciones que simulan el entorno del reactor, incluyendo estrés mecánico, ciclos térmicos e irradiación de partículas de alta energía". El objetivo de la investigación es validar el efecto protector inmediato de los recubrimientos y su estabilidad a largo plazo.

El Dr. Armin Manhard del Instituto de Física de Plasma Max Planck agregó que el equipo, basándose en su experiencia profesional a largo plazo, rastrea el comportamiento de difusión de isótopos de hidrógeno en materiales de fusión mediante técnicas de diagnóstico de haz iónico de alta resolución en múltiples bancos de pruebas de permeación. Enfatizó: "Integraremos múltiples métodos de diagnóstico para revelar el comportamiento de los materiales y localizar los efectos de los parámetros de proceso".

Además de la investigación básica, el equipo del proyecto está explorando simultáneamente vías de implementación práctica de la tecnología. El Dr. Weihnacht señaló: "Desde el inicio del proyecto, hemos considerado expandir el alcance de aplicación de los resultados mediante recubrimientos de gran área o sistemas de protección integrados". Esta tecnología tiene el potencial de aplicarse en el futuro a sistemas de protección a escala para reactores de fusión.

La reacción de isótopos de hidrógeno en fusión nuclear se considera una solución potencial para la energía limpia, y el suministro estable y el almacenamiento seguro de tritio son premisas clave para la comercialización tecnológica. Esta investigación busca proporcionar soluciones de protección de materiales confiables para futuras centrales de fusión.