Autor: Comunicaciones CCHEN

Dos investigadores y una investigadora de la División de Investigación y Aplicaciones Nucleares de la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN) se adjudicaron tres proyectos en el Concurso Nacional Fondecyt Regular y en el Fondecyt de Iniciación de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID) 2023. Veamos de qué se trata cada uno:

El primero de ellos, adjudicado en el marco del Fondecyt de Iniciación 2023, se titula “Investigación sobre los efectos de la radiación pulsada: desarrollo y optimización de una fuente de radiación pulsada de nanosegundos basada en el dispositivo de foco de plasma”, a cargo del Dr. Jalaj Jain, investigador del Centro de Investigación en la Intersección de Física de Plasma, Materia y Complejidad (P2mc) de la CCHEN.

Con esta iniciativa se busca analizar las condiciones de deposición del material sobre las superficies metálicas, a partir del uso del dispositivo de foco de plasma, para estudiar el efecto de choque de plasma axial en materiales relacionados con los reactores de fusión nuclear. También se estudiarán las medidas de emisión de radiación (rayos X pulsados y/o neutrones) y la caracterización de dosis para aplicar a muestras biológicas. 

El aporte de este proyecto se centra en la obtención de nuevos conocimientos sobre plasmas pulsados, radiación pulsada y la materia. Además, a partir del aprendizaje obtenido mediante el estudio del dispositivo Plasma Foco recientemente desarrollado, se abrirán varias áreas multidisciplinarias para la investigación y el desarrollo.

Por otra parte, un segundo proyecto adjudicado en el Fondecyt Regular se denomina “Estudios sobre el proceso de expansión de plasma térmico supersónico helicoidal para la síntesis de nanopartículas a base de litio para dispositivos de almacenamiento de energía: estudios de viabilidad para llevarlo a escala industrial”, cuyo investigador principal es el Dr. Biswajit Bora, también del centro P2mc.

Para ello, el Dr. Bora estudiará varios aspectos para este posible escalamiento: el método de expansión supersónica lineal para la síntesis de nanopartículas a base de litio y sus caracterizaciones; el sistema de boquilla espiral para lograr la expansión supersónica helicoidal de plasma térmico para mejorar la eficiencia de recolección de nanopartículas; el método de expansión de plasma térmico supersónico helicoidal para sintetizar CSN basados en litio y su caracterización; y la factibilidad de la producción industrial de nanopartículas core-shell a base de litio-carbono. 

Este proyecto está en línea con las actividades de investigación que desarrolla el P2mc en relación con la aplicación de plasma en ciencia de materiales y producción de material energético. De hecho, su objetivo es potenciar la producción de un proyecto FONDEF recientemente finalizado, que también fue dirigido por Bora para aplicaciones industriales. Se trata del proyecto IDeA I+D, iniciado en 2019 para producir nanopartículas de litio (Li), azufre (S) y carbono (C) para obtener una mayor capacidad de almacenamiento de energía.

El tercero de los proyectos –adjudicado en el Fondecyt Regular– se titula “Efecto de la cantidad y forma de fertilización con N (NH4+ o NO3–) sobre la nutrición de Ca en arándano en suelos Andisol del Sur de Chile”. Forma parte de una colaboración entre la Dra. Claudia Bonomelli de la Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal de la Pontificia Universidad Católica de Chile y la Dra. Adriana Nario, directora del Centro de Tecnologías Nucleares en Ecosistemas Vulnerables (CTNEV) de la CCHEN.

Las investigadoras se basarán en la hipótesis de que altas concentraciones de nitrógeno como fertilizante – nitrato (NO3–) o amonio (NH4+) – en suelos volcánicos ácidos afectan la absorción, transporte y distribución del calcio a través de la planta de arándano, generando efectos negativos en su desarrollo y en la calidad del fruto. El objetivo será estudiar el efecto de la cantidad de fertilizante nitrogenado, en forma de iones inorgánicos (NH4+ o NO3-), en la nutrición del calcio, el desarrollo de la planta y la calidad de la fruta arándano, cultivado en un suelo volcánico ácido.

Para ello, se caracterizará el desarrollo de la planta y la calidad de la fruta del arándano bajo tratamientos con fertilizantes nitrogenados (NH4+ y NO3-); se evaluará el efecto de la absorción preferente por NH4+ o NO3- en la absorción de calcio por las plantas de arándanos; se comparará la absorción, el transporte y la distribución de calcio en la raíz, hoja, tallo/caña y fruto de arándano; y se analizarán los cambios en el transcriptoma de raíz, hoja y fruto del arándano en respuesta al tratamiento con NH4+ o NO3-.

Para desarrollar parte de las actividades mencionadas en el párrafo anterior se utilizarán metodologías isotópicas para la obtención de resultados específicos y se generarán información que permitirá mejorar la aplicación de fertilizantes nitrogenados y la nutrición de calcio en arándanos cultivados ampliamente en suelos andisoles del sur de Chile.

Finalmente, cabe mencionar que las Dras. Adriana Nario y Claudia Bonomelli trabajarán de manera coordinada con investigadores e investigadoras de diversas disciplinas de la Pontificia Universidad Católica de Chile, de la Universidad Austral de Chile y de la Universidad Politécnica de Madrid.

El martes 17 de enero, la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN) fue parte del Congreso Futuro 2023, una de las iniciativas más grandes de divulgación científica que congrega a destacados científicos y científicas nacionales e internacionales. En la oportunidad, el Dr. Leopoldo Soto, director del Centro de Investigación en la Intersección de Física de Plasma, Materia y Complejidad (P²mc) de la CCHEN, y actual secretario de la Sociedad Chilena de Física (SOCHIFI), fue invitado como conferencista para exponer sobre “Fusión Nuclear: ¿Energía sin Límites?, estado actual y perspectivas”.

El Dr. Soto comenzó su charla recordando y explicando las implicancias del anuncio realizado, en diciembre de 2022, por el Lawrence Livermore National Laboratory de Estados Unidos, en relación con el importante logro que implicó producir energía neta, respecto de la energía incidente utilizada, por fusión nuclear.

Posteriormente, el investigador explicó a la audiencia qué es la fusión nuclear, cómo se produce, y las configuraciones que permiten generar reacciones de fusión en la actualidad, mediante confinamiento inercial y magnético. Un punto central de interés fue su explicación sobre la relevancia estratégica del litio para obtener uno de los combustibles más usados para producir fusión nuclear. Hablamos del tritio.

Finalmente, la charla permitió a las personas asistentes reconocer los logros que se espera que ocurran en estas materias en los siguientes 50 o 100 años, así como el trabajo desarrollado en la CCHEN en este campo de investigación y sus aplicaciones.

«Dada la gigantesca cantidad de recursos materiales y humanos que se invierte en los grandes laboratorios del mundo en investigación en fusión nuclear, se podría pensar que en Chile es imposible hacer un aporte significativo en esa área. Sin embargo, en la CCHEN nos dimos cuenta que si se mantiene la misma cantidad de energía por unidad de volumen que en los grandes experimentos de fusión nuclear, es posible realizar investigaciones a escala miniaturizada. Pasamos esta idea a desarrollo, y así fue como nos convertimos en líder mundial en la miniaturización de experimentos plasma focus para la investigación en fusión nuclear. Los trabajos en los laboratorios de la CCHEN no solo han contribuido a estudios en fusión nuclear sino que también a investigaciones en otras disciplinas, tales como estudios de interés para la astrofísica, materiales para reactores de fusión nuclear, efectos de radiaciones flash en células cancerígenas, o bien, la micro propulsión mediante plasmas para nanosatélites, entre otras potenciales aplicaciones», destacó el Dr. Leopoldo Soto.

Si no viste la charla, revísala en este enlace.

En una ceremonia realizada en la Rectoría de la casa de estudios superiores, se efectuó la firma de un convenio entre la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN) y la Universidad Autónoma de Chile, con el objetivo de promover la cooperación académica y el intercambio científico y técnico entre ambas instituciones, fomentando el desarrollo de líneas de docencia, capacitación e investigación en áreas de mutuo interés.

Precisamente, una de esas áreas dice relación con los procesos de obtención de elementos de interés nuclear y elementos críticos para la industria energética, así como también, nuevos materiales para el almacenamiento y la conversión eficiente de energía.

En esa línea, el Director Ejecutivo (S) de la CCHEN, Luis Huerta Torchio; y el Vicerrector de la Sede Santiago de la Universidad Autónoma de Chile, Francisco Baguetti Díaz, firmaron el documento mediante el cual se comprometen a diseñar, ejecutar y evaluar programas, proyectos y acciones colaborativas, prácticas y perfeccionamiento profesional, asesorías especializadas, cooperación técnica, investigación fundamental y/o aplicada.

El Vicerrector de la Sede Santiago de la Universidad Autónoma de Chile, Francisco Baguetti Díaz, destacó que “este hito es relevante para nosotros, pero lo fundamental es aplicarlo. Aquí lo que nos interesa es que vamos a realizar actividades que involucran a nuestra Facultad de Ingeniería y a la CCHEN, una institución muy importante para nuestro país por cuanto desarrolla investigaciones aplicadas a la industria, minería, salud, alimentos. Estoy convencido de que esta alianza va a tener gran trascendencia no solo para ambas partes, sino que para el país, porque queremos desarrollar más investigaciones para Chile, y eso se traduce en bienes públicos”.

El Director Ejecutivo (S) de la CCHEN, Luis Huerta Torchio, agradeció el interés de la casa de estudios superiores y enfatizó que “esta es una gran oportunidad que celebramos, porque ciertamente establecer un acuerdo es un paso importante, y lo es más aún cuando se asumen compromisos de verdad. Hoy, ya estamos trabajando de manera colaborativa, incluso antes de la firma, lo que es una muy buena señal. Aprecio mucho que este convenio sea con la Universidad Autónoma, porque valoro lo que vienen haciendo las universidades privadas en temas de investigación, donde han mostrado mucha energía y entusiasmo, así que estamos encantados de ser parte de esta alianza virtuosa”.   

Efectivamente, esta relación virtuosa viene gestándose desde hace un tiempo, a través de la participación de los investigadores Julio Urzúa Piña y Peter Fleming Rubio, quienes están postulando a un proyecto interno de la casa de estudios superiores, liderado por la Dra. María Luisa Valenzuela, y cuyo enfoque se concentra en el reciclaje de baterías de litio.

Por otra parte, es importante destacar que se trabaja de manera conjunta  en la planificación de un Congreso sobre «Nuevos materiales y técnicas de caracterización». Finalmente, también se incorporó un alumno practicante de la carrera de Ingeniería Civil Química a la CCHEN.