- El Monitor Ambiental Continuo de Isótopos Radiactivos Subterráneo puede vigilar en tiempo real el suelo y el agua subterránea.
- Los SiPMs pueden convertir fotones en señales eléctricas, permitiendo la detección en tiempo real de los niveles de radiación.
- Los SiPMs de estado sólido operan en campos magnéticos intensos, superando las limitaciones de los instrumentos tradicionales.
- Canary Instruments colabora con el Jefferson Lab para impulsar la comercialización de la tecnología.
Para proteger el suministro de agua potable cerca de la futura central de fusión nuclear comercial, fibras ópticas y diminutos sensores de silicio se envían bajo tierra para una nueva misión. Estos dispositivos, denominados «Monitor Ambiental Continuo de Isótopos Radiactivos Subterráneo», pueden vigilar en tiempo real el suelo y el agua subterránea, y su principal tarea es detectar fugas de tritio. El tritio es un isótopo raro de hidrógeno utilizado como combustible en la reacción de fusión; si se filtra, puede penetrar directamente en el acuífero local. El sistema emplea una cadena de detección de dos pasos para detectar la radiación. Finas fibras centelleadoras se entierran en el terreno alrededor de la central; las partículas beta radiactivas impactan la fibra y generan diminutos pulsos de luz.
Estos fotones viajan a lo largo de la fibra hasta los tubos multiplicadores de fotones de silicio compactos (SiPMs), y el Thomas Jefferson National Accelerator Facility del Departamento de Energía de EE. UU. señala: «Los SiPMs pueden convertir fotones en señales eléctricas». La computadora conectada procesa entonces los pulsos, detectando y rastreando en tiempo real los niveles de radiación subterránea.
Ventajas técnicas de los SiPMs
Tras superar las limitaciones de los tubos de vacío, Brian Kross, del grupo de desarrollo de detectores del laboratorio, afirma: «El Jefferson Lab es la primera institución a nivel mundial en emplear SiPMs a gran escala». Estos dispositivos son sensores ópticos, pero los necesitamos para nuestros experimentos porque pueden operar en campos magnéticos. Los instrumentos tradicionales de monitorización de radiación han dependido durante mucho tiempo de tubos de vacío de vidrio convencionales; estos aparatos voluminosos de vidrio son frágiles, requieren alto voltaje y fallan ante campos electromagnéticos parásitos. Los SiPMs de estado sólido eliminan por completo esas limitaciones: consumen muy poca energía, aunque son diminutos proporcionan una señal de lectura robusta y, lo más importante, funcionan sin problemas en campos magnéticos intensos.
Esto las hace ideales para monitorizar directamente las condiciones del suelo bajo los reactores de fusión, ya que estos emplean enormes imanes para confinar el plasma.
Esta tecnología se desarrolló en el Thomas Jefferson National Accelerator Facility, ubicado en Virginia; los inventores Jack McKisson, Brian Kross y John McKisson desplegaron por primera vez SiPMs a gran escala a principios de 2000. El equipo los integró durante la actualización del detector de partículas «GlueX» en la instalación del acelerador de haz electrónico continuo. Antes de examinar el agua subterránea, el equipo ya había probado sensores similares, empleados para guiar cirugías de cáncer de mama y para imaginar sistemas radiculares en biología vegetal.
Colaboración para la comercialización y confianza pública
Actualmente, una empresa privada está introduciendo este hardware gubernamental en el sector eléctrico. La startup de Maryland Canary Instruments firmó un acuerdo de investigación formal con el Jefferson Lab; la compañía fue fundada por el ingeniero Walter Xu y el abogado regulatorio Adil Ahmed, quienes colaboraron a través de la plataforma Boost, impulsada por los Sandia National Laboratories y FedTech, para comercializar investigaciones federales.
La confianza pública desempeñará un papel decisivo en el desarrollo de la energía de fusión; los operadores de las centrales deben demostrar a los pueblos cercanos que sus aguas no están contaminadas. Canary Instruments está realizando actualmente pruebas de suelo y de hardware preproducción con investigadores del laboratorio, al tiempo que se reúne con empresas privadas de fusión que diseñan la primera instalación conectada a la red. La monitorización subterránea en tiempo real brinda a los operadores alertas inmediatas, ayudando a mantener seguras a las comunidades mientras la energía de fusión limpia se acerca a la red eléctrica.
Importancia de la tecnología de monitorización en tiempo real para el desarrollo de la fusión
A medida que avanza la tecnología de fusión, la protección de la seguridad de las fuentes de agua potable se vuelve crucial. La capacidad de monitorización en tiempo real del Monitor Ambiental Continuo de Isótopos Radiactivos Subterráneo no solo permite detectar fugas de tritio, sino que también refuerza la confianza del público en las centrales de fusión. Gracias a la colaboración con empresas privadas, esta tecnología podrá comercializarse más rápidamente, garantizando la seguridad de las comunidades y fomentando la adopción generalizada de la energía de fusión. A medida que la tecnología madure, la operación de las futuras centrales de fusión será más transparente, sentando las bases para el desarrollo de una energía sostenible.