Un enfoque multifísico basado en la IA para la producción de tritio destinado a reactores de fusión
La energía de fusión promete ser la fuente de energía definitiva: segura, prácticamente ilimitada y libre de CO₂. Sin embargo, hay un reto fundamental que resolver: el tritio.
¿Por qué es tan importante el tritio?
El tritio es uno de los dos combustibles necesarios para la reacción de fusión (junto con el deuterio). El problema es que apenas existe en la naturaleza. Las reservas mundiales cabrían en una maleta. Por eso, los futuros reactores de fusión deben producir su propio tritio utilizando componentes llamados breeder blanket, que rodean al plasma y generan tritio cuando los neutrones interactúan con el litio.
Diseñar estos sistemas es extremadamente complejo: implica neutrónica, transferencia de calor, dinámica de fluidos y transporte de tritio, todos ellos estrechamente relacionados. Y aquí está el gran problema: no podemos construir un reactor completo solo para probar si funciona.
Nuestra solución: metodología de escalado bidireccional
En IDOM, hemos desarrollado un enfoque innovador combinando la simulación multifísica avanzada con modelos de inteligencia artificial:
Scale Up: predecimos el comportamiento de todo un reactor (con cientos de elementos) a partir de simulaciones detalladas de componentes individuales, utilizando modelos sustitutivos que capturan la física esencial.
Scale Down: diseñamos experimentos de laboratorio que reproducen fielmente las condiciones reales del reactor, conservando los números adimensionales clave que rigen el transporte del tritio.
Este enfoque nos permite responder a dos preguntas fundamentales: ¿cómo se comportará el reactor completo? y ¿qué experimentos necesitamos para validarlo?
Herramientas open source
Nuestro trabajo se basa en herramientas open source. Hemos desarrollado PARABLANK, un generador paramétrico de geometrías de breeder blanket que permite explorar rápidamente diferentes configuraciones. Para la simulación multifísica, utilizamos el marco MOOSE del Laboratorio Nacional de Idaho (INL), donde IDOM contribuye activamente al desarrollo de capacidades de transporte de tritio (TMAP8). Esta filosofía de código abierto acelera la innovación y facilita la colaboración internacional en materia de fusión.
El proyecto LIBRTI
Este trabajo forma parte de LIBRTI (Lithium Breeding Research for Tritium Innovation), una colaboración estratégica entre la UK Atomic Energy Authority – UKAEA (Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido) y la University of Bristol, a la que IDOM aporta sus capacidades en simulación multifísica y diseño de sistemas.
LIBRTI es clave para el programa de fusión del Reino Unido y el desarrollo de STEP (Spherical Tokamak for Energy Production), que pretende ser el primer reactor de fusión conectado a la red eléctrica.
Este mes, Alexandre Sureda ha participado como ponente principal en la reunión de seguimiento de proyecto LIBRTI. Allí ha compartido nuestros avances en el proyecto con la UKAEA rodeado de expertos mundiales en reproducción de tritio, tecnología de breeder blanket y diseño de reactores de fusión.
Durante el evento, Juan Diego Iberico y Fernando Scarafia presentaron sus pósteres: Data-Driven Surrogate Models for Multiphysics Tritium Breeding Blanket Performance Prediction y Open-source thermal-hydraulic assessment of the HCPB breeder blanket, en los que también se mostraron los avances realizados en el proyecto. Al evento también asistieron Eduard Llinás y Alya Jasmine.
Compartir nuestra metodología con esta comunidad internacional de especialistas refuerza el valor de la investigación colaborativa para abordar los mayores retos de la fusión.
IDOM en el Culham Science Centre
Desde nuestra oficina en el Culham Science Centre, el corazón de la investigación en fusión del Reino Unido y hogar del JET (el tokamak más grande del mundo), nuestro equipo trabaja codo con codo con la UKAEA y los principales actores del sector. Estar aquí nos permite participar directamente en el ecosistema de fusión más avanzado de Europa.
Estamos orgullosos de contribuir a uno de los mayores retos tecnológicos de nuestra generación. La fusión no es ciencia ficción. Es ingeniería, y está ocurriendo ahora mismo.
