China Desarrolla Nuevo Acero de Alta Resistencia para Reactores de Fusión Nuclear, Marcando Hito Tecnológico

China avanza en fusión nuclear con nuevo acero que resiste condiciones extremas de temperatura y presión.

Los reactores de fusión nuclear dependen de potentes imanes superconductores que deben funcionar bajo intensos campos magnéticos y a temperaturas cercanas al cero absoluto. Estas condiciones extremas exigen materiales estructurales extraordinarios, que deben mantener su resistencia y estabilidad a pesar del frío y el estrés.

Encontrar un material que pueda soportar ambos desafíos ha sido un reto para los científicos durante décadas. Ahora, investigadores en China han presentado el CHSN01 (China high-strength low-temperature steel No 1), una aleación especialmente diseñada para cumplir con estas demandas.

Este año, se utilizó en la construcción de lo que los medios chinos afirman es el primer reactor de generación de energía por fusión nuclear del mundo, marcando un hito significativo en la ciencia de materiales y la tecnología de fusión.

Los objetivos de fusión de China superan al ITER

Hace más de una década, los científicos chinos ya miraban más allá de las capacidades de los proyectos internacionales de fusión. En 2011, un equipo desarrolló la primera solución material viable para los imanes de reactores de fusión.

Sin embargo, Li Laifeng, investigador del Instituto Técnico de Física y Química de la Academia China de Ciencias, se mantuvo cauteloso. Señaló que, aunque los imanes del Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER) estaban diseñados para operar con un máximo de 11,8 Tesla, los futuros reactores probablemente requerirían campos magnéticos aún más fuertes y materiales más avanzados.

También mencionó que el ITER, construido en Francia, estaba diseñado solo para investigación y no produciría electricidad, a diferencia del reactor de fusión planeado por China, según informó el South China Morning Post.

Por ello, en 2017, Li presentó un nuevo material en la Conferencia Internacional de Materiales Criogénicos en EE.UU. Sin embargo, muchos expertos extranjeros se mostraron escépticos, creyendo que mejorar el acero inoxidable 316LN, estándar del ITER—ya diseñado para condiciones extremas de fusión—era prácticamente imposible y no veían necesidad de un nuevo enfoque.

Para 2017, los investigadores chinos habían progresado al añadir vanadio y ajustar los niveles de carbono y nitrógeno para mejorar la resistencia y tenacidad del acero. Aun así, el material no alcanzaba el rendimiento necesario para la fusión.

Un físico renombrado jugó un papel clave

El avance no llegó hasta 2020, cuando el reconocido físico Zhao Zhongxian comenzó a asistir a las reuniones del equipo. Experto en física criogénica y ganador del premio científico más prestigioso de China en 2017, Zhao había enfatizado durante años la importancia de los materiales en tecnologías superconductoras. Su participación ayudó a cambiar el rumbo del proyecto en un momento crítico.

En 2021, China estableció estándares exigentes para los materiales de su reactor de fusión: resistencia a la fluencia de 1.500 MPa y más del 25% de elongación a temperaturas criogénicas. El experto en fusión Li Jiangang calificó el desarrollo de aceros avanzados como esencial. Ese mismo año, Li Laifeng lideró la creación de una alianza nacional de investigación para desarrollar un nuevo acero criogénico doméstico, uniendo institutos, empresas y especialistas en soldadura.

En agosto de 2023, se confirmó que el acero CHSN01 cumplía estándares clave, soportando campos magnéticos de 20 Tesla y resistiendo tensiones de 1.300 MPa con alta resistencia a la fatiga. El CHSN01 se usa ahora en el reactor de fusión BEST de China, cuyo ensamblaje comenzó en mayo de 2023 y se espera completar para 2027.

De las más de 6.000 toneladas de piezas ensambladas para el reactor, 500 toneladas de revestimientos conductores están hechas de acero CHSN01 producido localmente, que China también planea aplicar más allá de proyectos de fusión.

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