Ingeniería del Futuro: Cómo los Materiales de Divertor Están Impulsando la Innovación de Reactores de Fusión en 2025. Explora las Tecnologías, el Crecimiento del Mercado y los Cambios Estratégicos que Están Modelando la Próxima Era de Energía Limpia.

• Resumen Ejecutivo: El Estado de la Ingeniería de Materiales de Divertor en 2025
• Descripción General del Mercado y Pronóstico (2025–2030): Impulsores de Crecimiento, Tendencias y Perspectiva de CAGR del 18%
• Tecnologías Clave e Innovaciones de Materiales: Tungsteno, Aleaciones y Compuestos Avanzados
• Panorama Competitivo: Principales Jugadores, Startups y Consorcios de Investigación
• Entorno Regulatorio y de Políticas: Normas Globales e Iniciativas de Financiamiento
• Desafíos y Barreras: Vida Útil del Material, Flujo de Calor y Limitaciones de Costo
• Aplicaciones Emergentes: Más Allá de los Tokamaks—Estelariadores, Reactores Esféricos y Proyectos DEMO
• Análisis de Inversión y Financiamiento: Capital de Riesgo, Subvenciones Públicas y Alianzas Estratégicas
• Perspectivas Futuras: Hoja de Ruta para la Comercialización y el Papel de los Materiales de Divertor en la Realización de la Energía de Fusión
• Apéndice: Metodología, Fuentes de Datos y Glosario
• Fuentes y Referencias

Resumen Ejecutivo: El Estado de la Ingeniería de Materiales de Divertor en 2025

En 2025, la ingeniería de materiales de divertor se presenta como un pilar crítico en el avance de la tecnología de reactores de fusión. El divertor, un componente especializado dentro de un reactor de fusión, es responsable de gestionar el intenso calor y los flujos de partículas generados durante el confinamiento del plasma. A medida que la investigación en fusión se acelera a nivel mundial, la ingeniería de materiales capaces de soportar estas condiciones extremas se ha convertido en un punto focal tanto para iniciativas del sector público como privado.

Los años recientes han visto avances significativos en el desarrollo y la prueba de materiales avanzados para aplicaciones de divertor. El tungsteno sigue siendo el candidato principal debido a su alto punto de fusión, bajo rendimiento de pulverización y favorable conductividad térmica. Sin embargo, persisten desafíos como la fragilidad bajo la irradiación de neutrones y la formación de defectos microestructurales. Para abordar estos problemas, consorcios de investigación y organizaciones como la Organización ITER y EUROfusion están investigando activamente aleaciones de tungsteno, materiales gradualmente funcionales y técnicas de enfriamiento innovadoras.

Paralelamente, la aparición de empresas privadas de fusión ha acelerado el ritmo de la innovación en materiales. Empresas como Tokamak Energy Ltd y First Light Fusion Ltd están explorando arquitecturas de materiales novedosos y métodos de fabricación, incluyendo la fabricación aditiva y tratamientos de superficie avanzados, para mejorar la resistencia y longevidad de los divertores. Estos esfuerzos se complementan con colaboraciones internacionales, como los proyectos de investigación coordinados por la Agencia Internacional de Energía Atómica, que facilitan el intercambio de conocimientos y la estandarización en el sector.

A pesar de estos avances, permanecen varios desafíos de ingeniería. La necesidad de un monitoreo en tiempo real de la degradación de materiales, procesos de fabricación escalables y estrategias de reciclaje rentables están en la vanguardia de la investigación en curso. Además, la integración de materiales de divertor con otros componentes del reactor—asegurando la compatibilidad y minimizando la retención de tritio—continúa impulsando la innovación multidisciplinaria.

En resumen, 2025 marca un período de progresos dinámicos y desafíos persistentes en la ingeniería de materiales de divertor. Los esfuerzos colaborativos de instituciones de investigación, líderes de la industria y organizaciones internacionales están avanzando de manera constante el campo hacia la realización de energía de fusión comercialmente viable, con materiales de divertor robustos en su núcleo.

Descripción General del Mercado y Pronóstico (2025–2030): Impulsores de Crecimiento, Tendencias y Perspectiva de CAGR del 18%

El mercado global de la ingeniería de materiales de divertor en reactores de fusión está preparado para una expansión significativa entre 2025 y 2030, con pronósticos que indican una sólida tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) de aproximadamente el 18%. Este crecimiento es impulsado por el aumento de inversiones en investigación de energía de fusión, la maduración de proyectos experimentales de fusión y la creciente urgencia de desarrollar materiales sostenibles y de alto rendimiento capaces de soportar los extremos térmicos y de flujo de neutrones presentes en los entornos de fusión.

Los principales impulsores de crecimiento incluyen el progreso continuo de iniciativas internacionales de fusión a gran escala como la Organización ITER y el Consorcio EUROfusion, ambos avanzando en el diseño y prueba de componentes de divertor de próxima generación. Estos proyectos requieren soluciones de ingeniería avanzadas para materiales que enfrentan plasma, particularmente tungsteno y sus compuestos, que son favorecidos por sus altos puntos de fusión, bajas tasas de pulverización y resistencia en condiciones operativas intensas.

Las tendencias emergentes en el sector incluyen la integración de técnicas de fabricación novedosas, como la fabricación aditiva y tecnologías de recubrimiento avanzadas, que permiten la producción de geometrías de divertor complejas y la mejora de las propiedades de los materiales. Además, hay un creciente énfasis en el desarrollo de materiales gradualmente funcionales y estrategias de enfriamiento innovadoras para mejorar aún más la longevidad y el rendimiento de los componentes del divertor. Los esfuerzos de investigación colaborativa, como los coordinados por la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA) y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), están acelerando la traducción de los avances a escala de laboratorio en soluciones industriales escalables.

El pronóstico del mercado se ve además respaldado por políticas gubernamentales y iniciativas de financiamiento que buscan alcanzar objetivos de carbono neto cero, posicionando la energía de fusión como un componente crítico de los sistemas energéticos futuros. A medida que los reactores de demostración se acercan a su estado operativo y la participación del sector privado aumenta, se espera que la demanda de materiales de divertor especializados y servicios de ingeniería se dispare, fomentando un paisaje de mercado dinámico y competitivo hasta 2030.

Tecnologías Clave e Innovaciones de Materiales: Tungsteno, Aleaciones y Compuestos Avanzados

La ingeniería de materiales de divertor es una piedra angular del desarrollo de reactores de fusión, ya que el divertor debe soportar flujos de calor extremos, irradiación por neutrones e interacciones plasma-material. La elección y el avance de materiales para los componentes del divertor impactan directamente en la longevidad, seguridad y rendimiento del reactor. En 2025, los esfuerzos de investigación y desarrollo se enfocan en tres clases principales de materiales: tungsteno, aleaciones avanzadas de tungsteno y compuestos de alto rendimiento.

El tungsteno sigue siendo el candidato principal para los componentes que enfrentan el plasma debido a su excepcional punto de fusión (más de 3400°C), bajo rendimiento de pulverización y buena conductividad térmica. Su resistencia bajo cargas de calor altas lo convierte en el material de referencia para los objetivos de divertor en reactores de próxima generación como la Organización ITER y el planificado proyecto Fusion for Energy DEMO. Sin embargo, el tungsteno puro no está exento de desafíos: es intrínsecamente quebradizo a bajas temperaturas, susceptible a la fragilización inducida por la radiación, y puede sufrir recristalización y agrietamiento bajo cargas térmicas cíclicas.

Para abordar estas limitaciones, se ha avanzado significativamente en el desarrollo de aleaciones de tungsteno y microestructuras diseñadas. Aleaciones de tungsteno con pequeñas cantidades de elementos como el renio, tántalo o óxido de lantano pueden mejorar la ductilidad y resistencia al daño por radiación. Por ejemplo, el tungsteno reforzado con dispersión de óxido (ODS) incorpora finas partículas de óxido para inhibir el crecimiento de granos y mejorar las propiedades mecánicas bajo irradiación. Estas innovaciones están siendo evaluadas activamente por organizaciones como EUROfusion y la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido.

Los compuestos avanzados, particularmente el tungsteno reforzado con fibra de tungsteno (Wf/W), representan otra frontera. Estos materiales combinan la estabilidad a altas temperaturas del tungsteno con una mejor tenacidad y resistencia a grietas, logradas al incrustar fibras de tungsteno dúctiles dentro de una matriz de tungsteno. Esta arquitectura ayuda a detener la propagación de grietas y mejora la resistencia a choques térmicos, un requisito crítico para las intensas cargas pulsadas esperadas en entornos de fusión. La investigación en el Instituto Max Planck de Física de Plasmas y otros laboratorios líderes está empujando estas composiciones hacia aplicaciones a escala de reactor.

En paralelo, la investigación está explorando materiales gradualmente funcionales y técnicas de unión novedosas para optimizar la interfaz entre materiales basados en tungsteno y los disipadores de calor subyacentes, a menudo hechos de aleaciones de cobre. Estas innovaciones buscan mitigar las tensiones térmicas y mejorar la fiabilidad de los componentes, apoyando la operación a largo plazo de reactores de fusión.

Panorama Competitivo: Principales Jugadores, Startups y Consorcios de Investigación

El panorama competitivo de la ingeniería de materiales de divertor para reactores de fusión en 2025 se caracteriza por una dinámica interacción entre líderes industriales establecidos, startups innovadoras y consorcios de investigación colaborativos. Dado que el divertor es un componente crítico responsable de gestionar extremos flujos de calor y partículas en dispositivos de fusión, la carrera por desarrollar materiales robustos y de alto rendimiento se intensifica globalmente.

Entre los principales actores, la Organización ITER se sitúa a la vanguardia, orquestando el experimento de fusión más grande del mundo y promoviendo avances en componentes de tungsteno que enfrentan plasma. Socios industriales importantes como Fusion for Energy y Framatome están profundamente involucrados en la ingeniería, fabricación y calificación de materiales de divertor, enfocándose en soluciones que puedan soportar el duro entorno operacional de los reactores de próxima generación.

Paralelamente, las startups están inyectando agilidad y enfoques novedosos en el campo. Empresas como Tokamak Energy y First Light Fusion están explorando conceptos alternativos de divertor y recubrimientos de materiales avanzados, aprovechando la creación rápida de prototipos y la ciencia de materiales computacional para acelerar la innovación. Estas startups a menudo colaboran con instituciones académicas y laboratorios nacionales para validar sus tecnologías en condiciones de plasma relevantes.

Los consorcios de investigación desempeñan un papel fundamental en cerrar la brecha entre la ciencia fundamental y la aplicación industrial. El Consorcio EUROfusion coordina la investigación paneuropea sobre materiales de divertor, apoyando experimentos conjuntos, instalaciones compartidas y el intercambio de conocimientos transfronterizo. En Estados Unidos, el DIII-D National Fusion Facility y el Laboratorio de Física de Plasmas de Princeton son centrales en los esfuerzos colaborativos sobre pruebas de materiales y estudios de interacción plasma-material.

Este ecosistema se enriquece además con asociaciones internacionales, como los proyectos de investigación coordinados por la Agencia Internacional de Energía Atómica, que facilitan el intercambio de información y la armonización de estándares de prueba a nivel global. La convergencia de conocimientos de la industria establecida, startups ágiles y consorcios multidisciplinarios está acelerando el desarrollo de materiales de divertor de próxima generación, posicionando al sector para realizar avances esenciales para la realización de energía de fusión comercial.

Entorno Regulatorio y de Políticas: Normas Globales e Iniciativas de Financiamiento

El entorno regulatorio y de políticas para la ingeniería de materiales de divertor en reactores de fusión está evolucionando rápidamente, reflejando el impulso global hacia la energía de fusión comercial. Las normas internacionales y las iniciativas de financiamiento desempeñan un papel fundamental en la configuración de la investigación, el desarrollo y el despliegue de materiales avanzados de divertor capaces de soportar el extremo calor y los flujos de partículas en dispositivos de fusión.

A nivel global, la Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA) proporciona un marco para armonizar las normas de seguridad y materiales en fusión nuclear, incluyendo directrices para componentes que enfrentan plasma como los divertores. Las Reuniones Técnicas de la IAEA y los Proyectos de Investigación Coordinados facilitan la colaboración y el intercambio de conocimientos sobre el rendimiento de materiales, protocolos de prueba y procedimientos de calificación. Estos esfuerzos son complementados por la agencia Fusion for Energy (F4E), que gestiona la contribución de la Unión Europea a la Organización ITER, el experimento de fusión más grande del mundo. F4E establece requisitos técnicos para los materiales de divertor, enfocándose en tungsteno y compuestos avanzados, y supervisa el cumplimiento de las directivas de seguridad nuclear europeas.

En Estados Unidos, el Departamento de Energía (DOE) financia investigaciones a través de su Oficina de Ciencias de Energía de Fusión, apoyando a laboratorios nacionales y consorcios universitarios en el desarrollo y prueba de materiales de divertor novedosos. El Comité Asesor de Ciencias de Energía de Fusión del DOE (FESAC) emite recomendaciones estratégicas que influyen en las prioridades de financiamiento, enfatizando la necesidad de materiales robustos capaces de soportar alto flujo de calor y irradiación de neutrones.

Los Institutos Nacionales de Ciencia y Tecnología Cuántica (QST) de Japón y la Agencia de Energía Atómica de Japón (JAEA) también están a la vanguardia, con programas respaldados por el gobierno que tienen como objetivo el desarrollo de aleaciones avanzadas de tungsteno y divertores de metal líquido. Estas iniciativas están alineadas estrechamente con proyectos internacionales como ITER y el Acuerdo de Enfoque Más Amplio entre Japón y la UE.

El financiamiento para la ingeniería de materiales de divertor se está coordinando cada vez más a través de asociaciones multinacionales, con la Organización ITER sirviendo como un centro central para la asignación de recursos, la estandarización técnica y la colaboración transfronteriza. Estos esfuerzos son críticos para acelerar la calificación de nuevos materiales y garantizar que los marcos regulatorios sigan el ritmo de los avances tecnológicos, apoyando en última instancia la operación segura y eficiente de los reactores de fusión de próxima generación.

Desafíos y Barreras: Vida Útil del Material, Flujo de Calor y Limitaciones de Costo

La ingeniería de materiales de divertor para reactores de fusión enfrenta desafíos y barreras significativas, particularmente en lo que respecta a la vida útil del material, la gestión del flujo de calor y las limitaciones de costo. El divertor, un componente crítico en dispositivos de fusión de confinamiento magnético, está expuesto a algunas de las condiciones más extremas en cualquier sistema diseñado. Uno de los principales desafíos es la vida útil del material. Las superficies del divertor deben soportar intensas irradiaciones de neutrones, altos flujos de partículas y cargas térmicas cíclicas, todas las cuales pueden degradar las propiedades del material con el tiempo. El tungsteno es actualmente el líder debido a su alto punto de fusión y bajo rendimiento de pulverización, pero sigue siendo susceptible a la fragilización, recristalización y erosión bajo la prolongada exposición a condiciones de fusión (Organización ITER).

Otra barrera importante es la gestión de flujos de calor extremos. En dispositivos como ITER, el divertor debe manejar cargas de calor que superan los 10 MW/m², con reactores futuros que potencialmente alcanzan valores aún más altos. Esto requiere tecnologías de enfriamiento avanzadas y arquitecturas de materiales innovadoras, como materiales gradualmente funcionales o superficies micro-ingenerizadas, para evitar la fusión o vaporización localizadas. El desafío se ve aún más complicado por eventos transitorios como los modos localizados en los bordes (ELMs), que pueden entregar ráfagas cortas e intensas de energía a la superficie del divertor (EUROfusion).

Las limitaciones de costo también juegan un papel fundamental en la selección y la ingeniería de materiales. Los materiales de alto rendimiento, como el tungsteno, son costosos de adquirir y fabricar, especialmente al considerar las geometrías complejas y técnicas de unión requeridas para los componentes del divertor. Además, la necesidad de reemplazo frecuente o renovación debido a la degradación del material aumenta los costos operativos. La investigación sobre materiales alternativos, como compuestos avanzados o aleaciones de alta entropía, está en curso, pero estas opciones deben equilibrar el rendimiento con la escalabilidad y viabilidad económica (Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido).

Abordar estos desafíos requiere un enfoque multidisciplinario, integrando ciencia de materiales, física de plasmas y diseño de ingeniería. Las colaboraciones internacionales en curso y las instalaciones de prueba son esenciales para desarrollar y calificar nuevos materiales y tecnologías que puedan cumplir con los exigentes requisitos de los reactores de fusión de próxima generación.

Aplicaciones Emergentes: Más Allá de los Tokamaks—Estelariadores, Reactores Esféricos y Proyectos DEMO

A medida que la investigación en fusión avanza más allá de los diseños tradicionales de tokamak, la ingeniería de materiales de divertor enfrenta nuevos desafíos y oportunidades en conceptos de reactores emergentes como estelariadores, reactores esféricos y proyectos de clase DEMO. El divertor, un componente crítico responsable de gestionar el calor y la expulsión de partículas, debe soportar cargas térmicas extremas, irradiación por neutrones e interacciones plasma-material. Si bien el tungsteno sigue siendo el candidato principal debido a su alto punto de fusión y bajo rendimiento de pulverización, los reactores de próxima generación demandan más innovación en la selección y la ingeniería de materiales.

Los estelariadores, ejemplificados por dispositivos como el Wendelstein 7-X del Instituto Max Planck de Física de Plasmas, ofrecen operación en estado estacionario y geometrías magnéticas complejas. Estas características alteran la distribución e intensidad de las cargas térmicas en las superficies del divertor, requiriendo estrategias avanzadas de conformación y enfriamiento. La investigación se centra en optimizar compuestos de tungsteno y carbono, así como en desarrollar robustas técnicas de unión para acoplar estos materiales a sustratos activamente enfriados.

Los reactores esféricos, como el proyecto STEP de la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido, presentan restricciones de ingeniería únicas debido a su geometría compacta y alta densidad de potencia. Aquí, los materiales de divertor deben ser diseñados tanto para la resistencia como para la fabricabilidad en espacios reducidos. Las innovaciones incluyen estructuras de superficie micro-ingenerizadas para mejorar la disipación del calor y la exploración de divertores de metal líquido, que pueden auto-repararse y reducir la erosión bajo intensa exposición al plasma.

Los proyectos DEMO, concebidos como el puente entre reactores experimentales y plantas de energía de fusión comerciales, establecen requisitos aún más estrictos para los materiales de divertor. La iniciativa Fusion for Energy y el consorcio EUROfusion están impulsando la investigación en aleaciones avanzadas de tungsteno, materiales gradualmente funcionales y tecnologías de enfriamiento avanzadas. Estos esfuerzos buscan asegurar largas vidas operativas, eliminación eficiente de calor y generación mínima de residuos radiactivos.

En todas estas aplicaciones emergentes, la integración de diagnósticos avanzados, monitoreo in situ y modelado predictivo se está volviendo esencial para la ingeniería de materiales de divertor. Los programas colaborativos internacionales están acelerando el desarrollo y la calificación de nuevos materiales, asegurando que los futuros reactores de fusión, independientemente de su configuración, puedan manejar de manera segura y eficiente las condiciones extremas en el borde del plasma.

Análisis de Inversión y Financiamiento: Capital de Riesgo, Subvenciones Públicas y Alianzas Estratégicas

La inversión y el financiamiento en la ingeniería de materiales de divertor para reactores de fusión se han vuelto cada vez más dinámicos a medida que el impulso global por la energía sostenible se intensifica. El interés del capital de riesgo ha crecido, particularmente en startups y spin-offs que desarrollan materiales avanzados capaces de soportar el intenso calor y los flujos de neutrones característicos de los entornos de fusión. Inversiones privadas notables han dirigido recursos a empresas que innovan en aleaciones de tungsteno de alto rendimiento, sistemas de metal líquido y materiales compuestos novedosos, reconociendo el papel crítico que estas tecnologías desempeñan en la viabilidad de los reactores de fusión de próxima generación.

Las subvenciones públicas siguen siendo un pilar del financiamiento, con importantes asignaciones de agencias gubernamentales y colaboraciones internacionales. El Departamento de Energía de EE. UU. y la Dirección General de Investigación e Innovación de la Comisión Europea han priorizado la investigación en materiales de divertor dentro de sus programas de energía de fusión. Estas subvenciones a menudo apoyan consorcios universitarios y laboratorios nacionales, fomentando investigaciones fundamentales y la escalabilidad de prototipos prometedores. En Asia, organizaciones como el Instituto Nacional de Ciencia de Fusión en Japón y la Organización ITER también han dirigido recursos sustanciales hacia el desarrollo de divertores, reflejando la naturaleza global de la investigación en fusión.

Las alianzas estratégicas están moldeando cada vez más el paisaje del financiamiento. Las colaboraciones entre instituciones de investigación públicas y la industria privada están acelerando la traducción de avances de laboratorio en soluciones listas para reactores. Por ejemplo, el Consorcio EUROfusion coordina la investigación a través de múltiples países europeos, uniendo experiencia y recursos para abordar los desafíos del divertor. Asimismo, las asociaciones entre grandes proyectos de fusión como ITER y proveedores industriales están facilitando el desarrollo conjunto de procesos de fabricación y protocolos de garantía de calidad para componentes de divertor.

Mirando hacia 2025, se espera que la convergencia del capital de riesgo, las subvenciones públicas y las alianzas estratégicas catalice aún más la innovación en la ingeniería de materiales de divertor. La creciente participación de inversores privados señala confianza en el potencial comercial de la energía de fusión, mientras que un sólido financiamiento público asegura la continuidad de investigaciones a largo plazo y de alto riesgo. Las alianzas estratégicas, por su parte, están cerrando la brecha entre la investigación y el despliegue, posicionando a los materiales de divertor como un punto focal en la carrera hacia la energía de fusión práctica.

Perspectivas Futuras: Hoja de Ruta para la Comercialización y el Papel de los Materiales de Divertor en la Realización de la Energía de Fusión

El camino hacia la energía de fusión comercial depende críticamente de la ingeniería y el despliegue exitoso de materiales avanzados de divertor. A medida que los reactores de fusión, como los que están siendo desarrollados por la Organización ITER y EUROfusion, se acercan a su estado operativo, la hoja de ruta hacia la comercialización se define cada vez más por la capacidad de gestionar los extremos de calor y flujos de partículas en el divertor—el componente responsable de eliminar el calor y las partículas de desecho del plasma. Las perspectivas futuras para la ingeniería de materiales de divertor están moldeadas por varias tendencias convergentes y hitos estratégicos.

Primero, la transición de dispositivos experimentales a plantas de energía de demostración (DEMO) requerirá materiales de divertor capaces de soportar cargas de calor en superficie que superen los 10 MW/m², intensas irradiaciones de neutrones y ciclos térmicos rápidos. El tungsteno sigue siendo el candidato principal debido a su alto punto de fusión y bajo rendimiento de pulverización, pero su fragilidad y potencial de daño inducido por radiación requieren investigación continua en aleaciones, optimización microestructural y técnicas de fabricación novedosas como la fabricación aditiva y materiales gradualmente funcionales. Organizaciones como la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA) están investigando activamente estos enfoques para mejorar la resistencia y el rendimiento del tungsteno.

En segundo lugar, la integración de conceptos avanzados de enfriamiento—como el enfriamiento por metal líquido y diseños innovadores de disipadores de calor—será esencial para disipar las cargas térmicas sin precedentes esperadas en reactores comerciales. Proyectos colaborativos bajo el Programa de Materiales EUROfusion están explorando la compatibilidad de metales líquidos como el litio y el estaño con materiales de divertor candidatos, buscando combinar la eliminación eficiente de calor con la longevidad de los componentes que enfrentan plasma.

En tercer lugar, la hoja de ruta hacia la comercialización dependerá cada vez más de modelos multiescala y diagnósticos in situ para predecir el comportamiento del material y guiar decisiones operativas en tiempo real. El despliegue de gemelos digitales y herramientas de aprendizaje automático, como se busca en la Organización ITER y sus socios, acelerará la optimización de diseños de divertor y cronogramas de mantenimiento, reduciendo el tiempo de inactividad y los costos operativos.

En última instancia, la realización de la energía de fusión como fuente comercial de poder dependerá de la exitosa convergencia de la ciencia de materiales, la innovación en ingeniería y la colaboración internacional. La próxima década será fundamental, ya que las lecciones aprendidas de ITER y los primeros proyectos DEMO informarán las soluciones de divertor escalables y robustas requeridas para un futuro sostenible en fusión.

Apéndice: Metodología, Fuentes de Datos y Glosario

Este apéndice describe la metodología, las fuentes de datos y el glosario relevantes para el estudio de la ingeniería de materiales de divertor para reactores de fusión en 2025.

• Metodología: La investigación empleó una revisión sistemática de literatura científica revisada por pares, informes técnicos y documentación oficial de organizaciones líderes en investigación sobre fusión. Se puso énfasis en los avances recientes en ciencia de materiales, pruebas de alto flujo de calor y estudios de interacción plasma-material. Se realizó un análisis comparativo de materiales candidatos, como tungsteno, compuestos basados en carbono y aleaciones avanzadas, centrándose en sus propiedades térmicas, mecánicas y de erosión bajo condiciones relevantes para reactores. Entrevistas con expertos y talleres técnicos organizados por la Organización ITER y EUROfusion proporcionaron información adicional sobre campañas experimentales en curso y procesos de calificación de materiales.
• Fuentes de Datos: Los datos primarios se obtuvieron de publicaciones y bases de datos oficiales mantenidas por la Organización ITER, EUROfusion y el Instituto Max Planck de Física de Plasmas. Datos complementarios se obtuvieron de actas técnicas de la Conferencia Internacional sobre Interacciones Plasma Superficie y la Conferencia de Energía de Fusión organizada por la Agencia Internacional de Energía Atómica. Se hicieron referencias a conjuntos de datos de propiedades de materiales y resultados de pruebas de irradiación de la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido y el Laboratorio de Física de Plasmas de Princeton.
• Glosario:
  • Divertor: Un componente en reactores de fusión diseñado para gestionar la expulsión de plasma y proteger las paredes del reactor del calor y los flujos de partículas.
  • Materiales que enfrentan plasma (PFMs): Materiales expuestos directamente al plasma de fusión, que requieren alta resistencia a cargas térmicas y erosión.
  • Pruebas de alto flujo de calor: Evaluación experimental del rendimiento del material bajo cargas térmicas intensas que simulan condiciones de reactor.
  • Erosión: El proceso de pérdida de material de la superficie del divertor debido a interacciones con el plasma.
  • Irradiación por neutrones: Exposición de materiales a flujos de neutrones para simular los efectos de reacciones de fusión en la integridad estructural.

Fuentes y Referencias

• Organización ITER
• EUROfusion
• Tokamak Energy Ltd
• First Light Fusion Ltd
• Agencia Internacional de Energía Atómica
• Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL)
• Fusion for Energy
• Instituto Max Planck de Física de Plasmas
• Fusion for Energy
• Framatome
• DIII-D National Fusion Facility
• Laboratorio de Física de Plasmas de Princeton
• Institutos Nacionales de Ciencia y Tecnología Cuántica (QST)
• Agencia de Energía Atómica de Japón (JAEA)
• Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido
• Dirección General de Investigación e Innovación de la Comisión Europea
• Instituto Nacional de Ciencia de Fusión