La instalación de descontaminación de tritio de UKAEA en Culham se reactiva y el coste de eliminación de materiales retirados podría reducirse hasta diez veces

es.wedoany.com Noticia: La Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA) ha completado las pruebas de extracción de tritio en materiales de desmantelamiento del Joint European Torus (JET) en su Instalación de Descontaminación de Materiales (MDF) de Culham. Tras el tratamiento, materiales como tungsteno, berilio, aleaciones de Inconel, acero, cobre y compuestos de fibra de carbono podrían pasar de residuos de actividad media a residuos de baja actividad, reduciendo el coste de eliminación hasta en diez veces.

Durante los últimos tres años de operación de plasma del JET, los experimentos de deuterio-tritio dejaron tritio residual atrapado en las paredes del tokamak y en los componentes internos, lo que demuestra que este isótopo penetra en los materiales durante la operación de fusión de alta potencia. La cantidad total de tritio retenida en los materiales y la proporción que puede eliminarse mediante tratamiento térmico son la base fundamental para la estrategia de gestión de residuos del programa de Desmantelamiento y Reutilización del JET (JDR).

El equipo de gestión de residuos de la UKAEA puede reducir el coste de eliminación de estos materiales mediante la recuperación del tritio. Estos materiales, clasificados originalmente como residuos de actividad media al ser retirados del JET, pasan a la categoría de residuos de baja actividad tras la extracción de tritio, lo que puede reducir el coste de eliminación hasta en diez veces. Una parte de ellos incluso podría reutilizarse en futuros dispositivos de fusión o fisión.

Las placas y componentes retirados del JET a finales de 2024 se procesaron directamente en las pruebas sin necesidad de desmontaje previo, y los flujos de materiales mixtos también pudieron incorporarse al proceso simultáneamente, simulando las condiciones reales de funcionamiento de una instalación de tratamiento a escala industrial.

Para eliminar el tritio retenido, los materiales se calientan a altas temperaturas en el horno de la MDF bajo condiciones controladas que inhiben estrictamente la oxidación. La reducción de la oxidación contribuye a mejorar la eficiencia del proceso, disminuir las tareas de mantenimiento y garantizar la seguridad y eficacia del proceso. El tritio generado por la reacción sale del horno con el flujo de gas del proceso y se convierte en agua tritiada mediante un catalizador, logrando una captura concentrada. Una vez enfriado el horno, se extraen los productos del tratamiento térmico y se realizan análisis destructivos de muestras.

Como complemento al tratamiento térmico, también se están analizando muestras de escala de gramo procedentes del JET para determinar la concentración de otros radionucleidos y cuantificar la cantidad de tritio residual en los materiales tratados.

Xavier Lefebvre, responsable de residuos del proyecto de Desmantelamiento y Reutilización del JET, declaró que el éxito en el tratamiento de estas muestras ha proporcionado al equipo pruebas que antes no estaban disponibles, permitiendo comprender con mayor fiabilidad las características de los materiales del JET y los retos de su gestión a largo plazo. Estos conocimientos podrían influir fundamentalmente en la estrategia de gestión de residuos del JDR, reduciendo incertidumbres y haciendo más racionales las decisiones sobre tratamiento, embalaje, rutas de eliminación y planificación del desmantelamiento, al tiempo que podrían presentar opciones de gestión de residuos más proporcionadas y profundizar en la comprensión de los pasivos a largo plazo. Añadió que este es un ejemplo de la combinación de innovación, ambición científica y práctica operativa que beneficia tanto al proyecto actual como a la acumulación de experiencia para el desmantelamiento de futuros reactores de fusión.

La UKAEA afirma que la MDF eliminará el tritio retenido en los materiales, reduciendo el volumen de residuos altamente activos que requieren gestión especializada in situ. Además de tratar los residuos heredados propios, la instalación también está abierta a empresas y organizaciones dedicadas a la investigación puntera en gestión de residuos y materiales.

El JET es un dispositivo de fusión tipo tokamak en el que, en una cámara de vacío con forma de rosquilla, el combustible de hidrógeno gaseoso se transforma en plasma bajo condiciones extremas de temperatura y presión, y las partículas cargadas son moldeadas y confinadas por grandes bobinas magnéticas periféricas para evitar el contacto con las paredes. El JET es el único tokamak capaz de operar con combustible de tritio y constituye una importante instalación de investigación preliminar para el proyecto internacional ITER (Reactor Termonuclear Experimental Internacional), que se está construyendo en el sur de Francia. La instalación fue construida y utilizada conjuntamente por investigadores europeos, actualmente pertenece a la UKAEA, que también se encargó de su operación en la fase final. Científicos de 28 países europeos, coordinados a través de la alianza EUROfusion, lo utilizan para explorar el potencial de la energía de fusión sin carbono. En 1997, el tokamak completó su primer experimento de deuterio-tritio.

La última ronda de experimentos del JET con combustible de deuterio y tritio duró siete semanas, de agosto a octubre de 2023, y el dispositivo fue retirado del servicio tras ejecutar su último pulso en diciembre del mismo año. La energía generada en esta ronda de experimentos de fusión fue la mayor jamás registrada, superando el récord de 2021. Según el plan JDR, la UKAEA está llevando a cabo el desmantelamiento temprano y la reutilización del JET, con trabajos que se prevé continúen hasta aproximadamente 2040, periodo durante el cual también se proporcionará una plataforma para el desarrollo de tecnologías y capacidades de fusión futuras.