El proyecto IFMIF-DONES: una fuente de neutrones para pruebas de materiales de fusión

El ambiente de irradiación en las futuras plantas de energía de fusión (y obviamente también en DEMO independientemente de su diseño específico) se caracteriza por la presencia de neutrones de fusión de 14 MeV en la primera área de la pared. Comprender la degradación de las propiedades de los materiales y componentes a lo largo de la vida operativa del reactor Es un tema clave para permitir el diseño y posterior licencia de las instalaciones por parte de las autoridades de seguridad correspondientes.

Esta comprensión solo puede producirse en una instalación de irradiación, y existe un consenso general de que las fuentes de irradiación disponibles (fisión, espalación y haz de iones) no tienen las características adecuadas para satisfacer las necesidades observadas. Aunque todos los diferentes tipos de fusión están y seguirán siendo utilizados en el futuro para mejorar la comprensión básica de los efectos de la radiación en los materiales, hace más de 30 años que la comunidad de materiales de fusión identificó ampliamente la necesidad de una instalación de neutrones de fusión específica, algo que se ha confirmado a lo largo del tiempo.

El principal requisito para esta fuente de neutrones es producir un espectro de neutrones característico de fusión con suficiente intensidad para permitir pruebas aceleradas, hasta un nivel superior a la vida útil operativa esperada, con un volumen de irradiación lo suficientemente grande como para permitir la caracterización de las propiedades macroscópicas de los materiales de interés necesarios para el diseño de ingeniería de DEMO y la central de energía. La necesidad de una fuente de neutrones relevante para la fusión fue clara desde el comienzo de los desarrollos de fusión nuclear. Intensos debates a lo largo de los años concluyeron en el consenso impulsado por la comunidad científica material que un acelerador una fuente basada en la reacción nuclear de deuterón-litio con un amplio espectro de energía con un pico de alrededor de 14 MeV sería la mejor opción para una instalación de irradiación de materiales [2]. Se propuso que la Instalación Internacional de Irradiación de Materiales de Fusión (IFMIF) fuera la instalación dedicada a estos fines. IFMIF puede lograr todos estos objetivos utilizando dos aceleradores lineales de deuterones de 40 MeV, cada uno suministrando una corriente de haz de 125 mA con un ciclo de trabajo del 100%. Ambos haces alcanzan un chorro de litio líquido, proporcionando así una densidad de flujo de neutrones intensa de aproximadamente 1018 n / m2s con un pico de energía amplio cerca de 14 MeV.

El diseño de IFMIF y la validación de ingeniería se han desarrollado desde 1990. Desde 2006 se acordó abordar la llamada fase de Validación de Ingeniería y Diseño de Ingeniería (IFMIF / EVEDA) como uno de los tres proyectos principales del Acuerdo Bilateral entre la UE y Japón para Enfoque más amplio (BA) a Fusion.

Informe IIED

En este marco, el proyecto IFMIF / EVEDA elaboró en 2013 el “Informe de diseño de ingeniería intermedio de IFMIF”, un diseño de ingeniería intermedio de IFMIF para una instalación genérica. El Informe IIED asume que la misión de IFMIF es producir los datos de prueba de irradiación de materiales necesarios para el diseño, licencia, construcción y operación segura de DEMO / Power Plant. Eso significa que, además de la irradiación de materiales, la instalación debe ser capaz de caracterizar completamente los materiales irradiados. El Informe IIED fue elaborado en base a los supuestos y requisitos definidos por la comunidad de usuarios, es decir, el científico de materiales y los diseñadores de DEMO / Power Plant al comienzo del proyecto IFMIF / EVEDA. Entre otros requisitos, se identificaron niveles de dosis de exposición objetivo de hasta 150 dpa según los requisitos de los materiales de la Power Plant.