La energía de fusión podría contribuir en gran medida a satisfacer la demanda energética actual. Sin embargo, a diferencia de la fisión nuclear, el desarrollo de reactores de fusión económicamente viables supone grandes retos. Uno de ellos es la intensa irradiación de neutrones que somete a los materiales del reactor a tensiones extremas y aumenta el riesgo de fragilización. Para solucionar este problema los investigadores del instituto de investigación Oak Ridge National Laboratory (ONRL), han recurrido a la impresión 3D para crear los primeros componentes sin defectos, capaces de soportar las temperaturas y las condiciones extremas de los reactores de fusión. Aprovechando la fabricación aditiva por haz de electrones, han producido con éxito piezas de tungsteno con geometrías complejas, abriendo paso a nuevos avances tecnológicos para la energía de fusión.
Los retos de la tecnología de fusión residen sobre todo en las elevadas exigencias que se imponen a los materiales utilizados, ya que deben soportar temperaturas drásticas y una energía intensa. Por su elevado punto de fusión, el tungsteno, o wolframio, es ideal para reactores de fusión con temperaturas de plasma superiores a 100 millones de grados centígrados. Sin embargo, a temperatura ambiente y en estado puro, este metal pesado es quebradizo y se rompe con facilidad. Incluso con las más mínimas impurezas, el metal se altera y se vuelve quebradizo.
El wolframio es un metal pesado, blanco y brillante, de gran densidad y con el punto de fusión más alto de todos los metales, 3422°C. (Créditos de la foto: Heinrich Pniok via Wikimedia Commons).
La solución a la fragilidad es una impresora 3D de haz de electrones que deposita tungsteno capa por capa creando formas precisas. Para fundir el polvo metálico y ensamblarlo en un objeto metálico sólido, la tecnología utiliza una corriente de partículas dirigida magnéticamente. El vacío reduce las impurezas causadas por materiales ajenos y la formación de tensiones residuales. Michael Kirka, del ORNL, explica: «La fabricación aditiva por haz de electrones resulta prometedora para procesar geometrías complejas de tungsteno. Se trata de un paso importante para ampliar el uso de metales resistentes a la temperatura en los recursos energéticos que asegurarán un futuro sostenible y sin emisiones de carbono».
El éxito de los investigadores del Manufacturing Demonstration Facility del ORNL, con el apoyo de la Advanced Materials and Manufacturing Technologies Office del DOE, podría mejorar la seguridad y productividad de los reactores de fusión y ofrecer una alternativa eficaz a los reactores nucleares. Este avance no solo ofrece una alternativa a los reactores nucleares tradicionales, sino que también representa un paso importante hacia la producción de energía sostenible. Al mitigar las emisiones de carbono, la tecnología de fusión se alinea con los esfuerzos mundiales para combatir el cambio climático. Para saber más sobre la fabricación de componentes de tungsteno, haz clic aquí.
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*Créditos de la foto de portada: Oak Ridge National Laboratory
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