Los neutrones no afectan los imanes superconductores en reactores de fusión, confirma el MIT

La fusión nuclear es vista como una de las posibles soluciones a la crisis energética global, ya que permitiría generar electricidad de forma limpia y sostenible. A diferencia de la fisión nuclear, la fusión no produce residuos radiactivos de larga duración ni riesgos de colapso del reactor. Sin embargo, uno de los principales desafíos técnicos es el confinamiento del plasma a temperaturas extremas, superiores a los 100 millones de grados Celsius. Para ello, se utilizan potentes campos magnéticos generados por imanes superconductores de alta temperatura.

Estos imanes, fabricados con un material llamado REBCO (óxido de cobre y bario de tierras raras), son esenciales en el diseño de reactores de fusión como el sistema ARC, desarrollado por la empresa Commonwealth Fusion Systems, una startup del MIT que busca crear una planta de fusión comercial. Sin embargo, pruebas iniciales habían sugerido que la exposición a neutrones podría reducir drásticamente la capacidad de estos imanes para transportar corriente sin resistencia, un fenómeno conocido como "corriente crítica".

El equipo de investigación, liderado por el estudiante de posgrado Alexis Devitre y los profesores del MIT Michael Short, Dennis Whyte y Zachary Hartwig, realizó una serie de experimentos para comprobar si este problema realmente ocurriría en condiciones de operación real. Los primeros resultados parecían preocupantes: al exponer los imanes REBCO a un haz de protones que simulaba la radiación de un reactor de fusión, la corriente crítica se redujo en un 30 %, lo que sugería que los neutrones podrían afectar seriamente la eficiencia del sistema.

Sin embargo, un análisis más detallado reveló que esta caída en el rendimiento no era causada por la irradiación de neutrones, sino por cambios de temperatura inducidos por el haz de protones utilizado en las pruebas. Es decir, el calor generado por el haz afectaba temporalmente la conductividad de los imanes, pero este fenómeno no ocurriría en un reactor de fusión real. Al repetir los experimentos con control de temperatura, se comprobó que los imanes mantenían su rendimiento bajo irradiación, lo que elimina la preocupación de que los neutrones puedan afectar su funcionamiento inmediato.

Puedes leer el artículo original publicado por el MIT en este enlace.

Este hallazgo es de gran importancia para el futuro de la fusión nuclear. La incertidumbre sobre el efecto de la irradiación de neutrones en los imanes superconductores podía haber ralentizado el desarrollo de esta tecnología, obligando a los ingenieros a diseñar soluciones alternativas o a reforzar innecesariamente los sistemas magnéticos. Ahora, las empresas y laboratorios que trabajan en el desarrollo de reactores de fusión pueden descartar este problema de sus diseños y centrarse en otros desafíos, como la optimización de la eficiencia energética y la estabilidad del plasma.

A pesar de esta buena noticia, los investigadores advierten que aún queda por estudiar la degradación a largo plazo de los materiales superconductores tras años o décadas de exposición a la radiación. Si bien los neutrones no afectan el rendimiento inmediato de los imanes, su impacto acumulativo con el tiempo sigue siendo una incógnita. Esta es una cuestión crítica, ya que los reactores de fusión necesitarán operar durante largos períodos sin interrupciones para ser económicamente viables.

Además de su impacto en la fusión nuclear, este descubrimiento también beneficia otros campos científicos y tecnológicos. Los imanes superconductores de REBCO son utilizados en aplicaciones como los propulsores de satélites y los aceleradores de partículas para experimentos en física subatómica. Si la irradiación de neutrones hubiera representado un problema real, muchas de estas tecnologías habrían necesitado modificaciones importantes en su diseño y funcionamiento.

El equipo del MIT destaca que estos resultados ejemplifican el valor de los estudios que descartan posibles problemas. En lugar de que ingenieros y científicos pierdan tiempo y recursos preocupándose por un efecto inexistente, ahora pueden avanzar con mayor seguridad en el desarrollo de reactores de fusión y otras aplicaciones. Según Michael Short, uno de los autores del estudio, "cuando se puede demostrar de manera concluyente que algo no sucede, se puede evitar que los científicos pierdan el tiempo buscando algo que no existe".