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Investigadores del CIEMAT y del Centro Nacional de Aceleradores han probado con éxito un sistema de diagnóstico de haces de partículas que se usará en el futuro IFMIF, una instalación internacional que buscará los mejores materiales para los reactores de fusión nuclear.
Una colaboración entre el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) y el Centro Nacional de Aceleradores (Universidad de Sevilla-Junta de Andalucía-CSIC) ha llevado a cabo un test sobre un sistema de diagnóstico de haces de partículas mediante dispositivos no interceptivos.
El sistema se empleará en la futura International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF), un proyecto internacional en el que participan la Unión Europea, Japón, la Federación Rusa y EEUU bajo el auspicio de la Agencia Internacional de la Energía (IEA). Esta instalación empleará aceleradores de partículas a base de deuterones (núcleo de isótopo del hidrógeno, con un protón y un neutrón) para producir un gran flujo de neutrones en una cantidad adecuada para probar el comportamiento a largo plazo de los materiales bajo condiciones similares a las esperadas en la pared interior de un reactor de fusión.
El test ha sido realizado en el CNA y su objetivo ha sido la caracterización de dos monitores transversales de haces (BTPM, por las siglas en inglés de Beam Transversal Profile Monitor), en concreto dos del tipo Fluorescence Profile Monitor (FPM). Estos están basados en la fluorescencia del gas ubicado en el interior de la cámara de vacío, (nitrógeno, xenón), cuando es atravesado por el haz de partículas, protones de 18 Megalectronvoltios y deuterones de 9 MeV.
Durante la interacción de los iones con el gas, tienen lugar excitaciones y 'desexcitaciones' de las moléculas o átomos de gas (monoatómico), con la consiguiente emisión de fotones. La luz emitida tras la 'desexcitación' del gas es recogida en el BTPM y así se puede obtener un perfil del haz.
Estos tipos de monitores de diagnóstico de haces ofrecen una técnica no invasiva para la caracterización de los perfiles de haces de iones a medias y altas corrientes. Se realizaron comparaciones entre los distintos perfiles obtenidos mediante cambios en corriente de haz y presión en los distintos gases.
A lo largo de estas pruebas, se han probado dos tipos distintos de FPM, un Photo Multiplier Tube (PTM) –monitor basado en tubos fotomultiplicadores comerciales–, y una cámara tipo ICID (intensified charge injection device) especialmente diseñada para trabajar en entornos con radiación, ya que las convencionales no están preparadas para ello. Ambos dispositivos se han desarrolado en el CIEMAT.
Los monitores de perfil transversal ensayados serán desarrollados para trabajar con haces de deuterones de 9 MeV y corrientes de hasta 125 mA en el acelerador denominado IFMIF-EVEDA.
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