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Borización

La borización es una técnica de acondicionamiento de paredes para máquinas de fusión (como los tokamaks ), donde se deposita una película delgada de boro en las paredes de la cá...

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La borización es una técnica de acondicionamiento de paredes para máquinas de fusión (como los tokamaks ), donde se deposita una película delgada de boro en las paredes de la cámara de vacío para reducir el contenido de impurezas (por ejemplo, oxígeno ) en el vacío, que puede ser perjudicial para el funcionamiento del plasma de fusión . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

Esta técnica puede considerarse una deposición química en fase vapor de boro asistida por plasma. El procedimiento típico consiste en realizar una descarga luminiscente e inyectar un gas que contiene boro en la cámara de vacío.

La borización como técnica de acondicionamiento de paredes se desarrolló por primera vez para el tokamak TEXTOR [ 4 ] en el Forschungszentrum Jülich . Ahora es una técnica bien establecida y se ha aplicado con éxito en muchas máquinas, [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] ejemplos incluyen DIII-D [ 8 ] y ASDEX. [ 9 ]

La inyección de polvo de boro en tiempo real es una técnica avanzada que ofrece varias ventajas sobre la boronización tradicional. Este método consiste en inyectar polvo de boro submilimétrico directamente en el plasma durante el funcionamiento, donde se evapora y deposita una fina capa de boro en las superficies expuestas al plasma. A diferencia de los enfoques anteriores, evita el uso de gas diborano tóxico y permite un acondicionamiento continuo sin interrumpir las operaciones del plasma. Este enfoque es particularmente valioso en dispositivos de pulso largo o de estado estacionario, donde los recubrimientos tradicionales pueden degradarse rápidamente, ayudando a mantener la integridad de la pared y limitar la entrada de impurezas al plasma. Se ha estudiado en muchos dispositivos como ASDEX Upgrade y DIII-D y ahora también se está considerando como un procedimiento de rutina para ITER . [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 2 ]

Una consecuencia de los repetidos procedimientos de boruración será la acumulación de boro en la primera pared y en las regiones del divertor de los dispositivos tokamak, así como la mezcla de boro con los materiales que están en contacto con el plasma . [ 13 ] Las propiedades de las mezclas formadas pueden diferir significativamente del material original de la pared, lo que puede provocar efectos secundarios indeseados de la boruración, como la retención de especies de combustible de plasma en las paredes del reactor. [ 14 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Acondicionamiento de la pared | Una capa de boro para capturar impurezas" . ITER . Consultado el 13 de abril de 2024 .
  2. 1 2 Pitts, RA; Loarte, A.; Wauters, T.; Dubrov, M.; Gribov, Y.; Köchl, F.; Pshenov, A.; Zhang, Y.; Artola, J.; Bonnin, X.; Chen, L.; Lehnen, M.; Schmid, K.; Ding, R.; Frerichs, H. (2025-03-01). "Impacto de la interacción plasma-pared de la re-línea base del ITER" . Materiales nucleares y energía . 42 101854. doi : 10.1016/j.nme.2024.101854 . ISSN 2352-1791 . 
  3. ↑ Strait, EJ; Barr, JL; Baruzzo, M.; Berkery, JW; Buttery, RJ; de Vries, PC; Eidietis, NW; Granetz, RS; Hanson, JM; Holcomb, CT; Humphreys, DA; Kim, JH; Kolemen, E.; Kong, M.; Lanctot, MJ (2019-11-01). "Progreso en la prevención de disrupciones para ITER" . Fusión nuclear . 59 (11): 112012. doi : 10.1088/1741-4326/ab15de . hdl : 21.11116/0000-0003-D899-D . ISSN 0029-5515 . 
  4. ^ Invierno, J.; Esser, HG; Könen, L.; Philipps, V.; Reimer, H.; Seggern, Jv; Schlüter, J.; Vietzke, E.; Waelbroeck, F.; Wienhold, P.; Banno, T.; Campanero, D.; Vepřek, S. (1 de abril de 1989). «Boronización en textor» . Revista de materiales nucleares . 162– 164: 713– 723. doi : 10.1016/0022-3115(89)90352-8 . ISSN 0022-3115 . 
  5. ^ Apicella, ML; Mazzitelli, G; Espósito, B; Gabellieri, L; Leigheb, M; Ridolfini, V. Pericoli; Pieroni, L; Romanelli, M; Zagórski, R; equipo, Ftu (julio de 2005). "Efectos del revestimiento de boro de la pared en FTU, un tokamak de tamaño mediano totalmente metálico y libre de carbono" . Fusión nuclear . 45 (7): 685– 693. doi : 10.1088/0029-5515/45/7/018 . ISSN 0029-5515 . 
  6. ↑ Yamauchi, Y.; Yamaguchi, K.; Hirohata, Y.; Hashiba, M.; Hino, T.; Tsuzuki, K.; Kusama, Y. (2006-02-01). "Retención de deuterio del acero ferrítico de baja activación y la pared boronizada en JFT-2M" . Fusion Engineering and Design . Actas del Séptimo Simposio Internacional sobre Tecnología Nuclear de Fusión. 81 (1): 315–319 . doi : 10.1016/j.fusengdes.2005.09.031 . hdl : 2115/5925 . ISSN 0920-3796 . 
  7. ↑ Hong, Suk-Ho; Lee, Kun-Su; Kim, Kwang-Pyo; Kim, Kyung-Min; Kim, Hong-Tack; Sun, Jong-Ho; Woo, Hyun-Jong; Park, Jae-Min; Park, Eun-Kyong; Kim, Woong-Chae; Kim, Hak-Kun; Park, Kap-Rai; Yang, Hyung-Lyeol; Oh, Yeong-Kook; Na, Hoon-Kyun (2011-08-01). "Primera boronización en KSTAR: experiencias con carborano" . Journal of Nuclear Materials . Actas de la 19.ª Conferencia Internacional sobre Interacciones Plasma-Superficie en Fusión Controlada. 415 (1, Suplemento): S1050– S1053. doi : 10.1016/j.jnucmat.2010.10.059 . ISSN 0022-3115 . 
  8. ↑ Jackson, GL; Winter, J.; Burrell, KH; DeBoo, JC; Greenfield, CM; Groebner, RJ; Hodapp, T.; Holtrop, K.; Kellman, AG; Lee, R.; Lippmann, SI; Moyer, R.; Phillips, J.; Taylor, TS; Watkins, J. (1992-12-01). "Boronización en DIII-D" . Journal of Nuclear Materials . Interacciones plasma-superficie en dispositivos de fusión controlada. 196–198 : 236–240 . doi : 10.1016/S0022-3115(06)80038-3 . ISSN 0022-3115 . 
  9. ↑ El equipo ASDEX; El equipo de la ICRH; El equipo de LH; El equipo de NI; Schneider, U.; Poschenrieder, W.; Bessenrodt-Weberpals, M.; Hofmann, J.; Kallenbach, A.; Krieger, K.; Müller, E.; Niedermeyer, H.; Ryter, F.; Roth, J.; Söldner, F. (3 de diciembre de 1990). «Boronización de ASDEX» . Revista de materiales nucleares . 176– 177: 350– 356. doi : 10.1016/0022-3115(90)90071-T . ISSN 0022-3115 . 
  10. ↑ Bortolon, A.; Rohde, V.; Maingi, R.; Wolfrum, E.; Dux, R.; Herrmann, A.; Lunsford, R.; McDermott, RM; Nagy, A.; Kallenbach, A.; Mansfield, DK; Nazikian, R.; Neu, R. (mayo de 2019). "Acondicionamiento de pared en tiempo real mediante inyección controlada de polvo de boro y nitruro de boro en la actualización ASDEX de pared de tungsteno completa" . Materiales nucleares y energía . 19 : 384–389 . doi : 10.1016/j.nme.2019.03.022 .
  11. ↑ Kremen, Rachel (7 de octubre de 2024). "Cómo detener el comportamiento anómalo en reactores de fusión" . Phys.org . Laboratorio de Física de Plasmas de Princeton . Consultado el 12 de octubre de 2024 .
  12. ↑ Tamim, Baba (8 de octubre de 2024). "EE. UU. planea esparcir boro en reactores nucleares como si fuera un 'salenero' para detener la pérdida de energía" . Interesting Engineering . Consultado el 12 de octubre de 2024 .
  13. ↑ Marin, Alexandru; Saefan, Ashrakat; Unterberg, Ezekial; Parish, Chad M.; Bernard, Elodie; Diez, Mathilde; Tsitrone, Emmanuelle; Wang, Xing (enero de 2025). "Análisis post mortem XPS de unidades expuestas al plasma extraídas de WEST después de las campañas C3 (2018) y C4 (2019)" . Journal of Nuclear Materials . 604 155525. doi : 10.1016/j.jnucmat.2024.155525 .
  14. ↑ Gautam, DN; Tran, TT; Fellinger, M.; Aumayr, F.; Rubel, M.; Primetzhofer, D.; Pitthan, E. (2025-12-01). "Retención de deuterio en capas de WB depositadas por pulverización catódica: implantación in situ y análisis de haz de iones durante el recocido" . Nuclear Materials and Energy . 45 102000. doi : 10.1016/j.nme.2025.102000 . ISSN 2352-1791 .