El ITER esquiva el problema de los cables superconductores

Parece que se ha resuelto un obstáculo potencial que amenazaba con retrasar la construcción del enorme reactor de fusión ITER - un proyecto internacional con sede en Cadarache, Francia. Las pruebas del año pasado, sobre muestras de cable superconductor en los imanes de la instalación, indicaban que el cable duraría apenas una décima parte del tiempo requerido. Esto desató una carrera por descubrir el problema e identificar una nueva configuración del cableado que funcionase. Recientes pruebas en una instalación de campos magnéticos de alta potencia en Suiza demostraron que los ingenieros habían tenido éxito. "Ésto demuestra claramente que hay una solución que funciona", dice Neil Mitchell, director de la división de imanes del ITER.

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antener en su sitio el plasma de 150 millones de grados Celsius en el corazón de la máquina requiere de enormes y potentes electroimanes hechos de cables superconductores. Los cables que fallaron el año pasado estaban fabricados con niobio-estaño y estaban destinados al solenoide central - una espiral en el mismo centro de la máquina que actúa para crear una corriente de plasma alrededor del reactor en forma de rosquilla. El solenoide requerirá casi 36 kilómetros de cable superconductor y, una vez completo, pesará casi 1000 toneladas.

Las muestras del superconductor se están poniendo a prueba en la instalación SULTAN en el Instituto Paul Scherrer en Villigen, Suiza. La instalación somete a las muestras a pulsos de una alta corriente y campo electromagnético, simulando los ciclos por los que pasará en el reactor final. Las muestras del año pasado, fabricadas en Japón, empezaron a degradarse tras apenas 6000 ciclos, mientras que la especificación requiere que duren 60 000 ciclos.

Los conductores se construyen a partir de hebras individuales de menos de un milímetro de grosor. Tres de tales hebras se unen para formar un "triplete" y 288 tripletes agrupados en una camisa metálica forman un conductor. Los investigadores que estudiaban los conductores fallidos se dieron cuenta de que parte del problema residía en el hecho de que, en las muestras japonesas, cada triplete estaba formado por un par de hebras de niobio-estaño y una de cobre. Ésto es una protección ante daños en el superconductor provocados por la "mitigación" (quenching), cuando el material niobio-estaño pierde repentinamente su capacidad superconductora. Incluir hebras de cobre implica que, si hay una mitigación, la mayor parte de la corriente en el superconductor tiene algún lugar por el que circular y no causa daños. Pero la configuración japonesa de una hebra de cobre con dos de niobio-estaño implica que, en funcionamiento normal, sólo dos hebras de cada triplete transportan la corriente. Estas dos deben soportar las enormes fuerzas magnéticas que experimenta el conductor.

Una mejor solución serían tres hebras hechas de una combinación de cobre y niobio-estaño, de forma que las tres compartan la carga de las fuerzas magnéticas. "Buscamos por todo el mundo cuál sería el mejor conductor. Lo construimos y funciona", dice Mitchell. Los investigadores del ITER crearon unas nuevas muestras del superconductor usando una combinación de hebras creadas por la compañía británica Oxford Instruments y otros componentes de distintas partes de Europa. En las pruebas realizadas en SULTAN han superado 10 000 ciclos con un nivel de degradación que está mucho más cerca de la especificación original.

La combinación de hebras es de producción más cara y los funcionarios del ITER están ahora en charlas con Japón, que es responsable de crear el solenoide central superconductor, para que puedan replicarlas por sí mismos. Aunque esto ha retrasado el inicio de la fabricación del conductor, Mitchell dice que no debería ser un problema debido a otros retrasos - incluyendo el terremoto y maremoto de Japón del año pasado - que ya han forzado a los directores del ITER a posponer el la fecha de inicio del reactor en un año, a finales de 2020.