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El mayor reactor de fusión nuclear por confinamiento magnético del mundo se está construyendo en Francia gracias a la colaboración de 35 países. ¿Cuándo se pondrá en marcha?
Desde hace décadas, científicos de todo el mundo trabajan para alcanzar la fusión nuclear: nada más y nada menos que el mismo proceso por el que se produce energía en el Sol y en las estrellas. La fusión nuclear promete ser una fuente de energía más segura y limpia que la fisión nuclear y probablemente ilimitada, pero la puesta a punto de dicha tecnología, especialmente para su producción a gran escala, no es tan sencilla y entraña muchos retos por resolver.
El proyecto de fusión nuclear ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) es una ambiciosa colaboración entre 35 países que están construyendo en Francia el tokamak – reactor de fusión nuclear por confinamiento magnético- más grande del mundo y que en teoría abrirá el camino para el desarrollo de centrales de fusión nuclear a nivel comercial.
Actualmente, el ITER se encuentra en la fase I de montaje y se espera producir el primer plasma de fusión en 2025 y las primeras operaciones con deuterio y tritio para el 2035.
ITER¿Qué es la fusión nuclear?
Es un proceso por el que dos núcleos ligeros se unen para formar un núcleo más pesado y que como subproducto libera una cantidad enorme de energía, mucha más que por procesos químicos como la quema de madera o el petróleo. Al contrario que la fisión nuclear, que consiste en la ruptura de un núcleo pesado en dos más ligeros, la fusión no es una reacción en cadena, por lo que es imposible que se descontrole.
ITEROtras ventajas de la fusión nuclear
La fusión nuclear no produce gases que contribuyan al efecto invernadero, no necesita uranio como combustible ni genera tantos residuos radiactivos, puesto que se trata de dos átomos de hidrógeno (deuterio y tritio) que forman uno de helio, un gas inocuo.
Aunque el tritio es un gas radiactivo, su vida media es corta y además la idea es producirlo dentro del mismo reactor a partir del litio, por lo que no es necesario transportar material radiactivo desde fuera. Como se explica en la web del Laboratorio Nacional de Fusión Nuclear del CIEMAT (Madrid), “la pared del reactor de fusión, expuesta a las radiaciones provenientes del plasma, sí se vuelve radioactiva después de un tiempo, pero la mayor parte de esta radioactividad desaparecerá en un plazo medio de unos cincuenta años, de tal modo que los reactores de fusión no suponen una carga para las generaciones futuras”.
ITERLos problemas de la fusión nuclear
Hay que tener en cuenta que la fusión nuclear a gran escala no se conseguirá dentro de los plazos necesarios para sustituir a los combustibles fósiles. Por otro lado, la fusión nuclear, al igual que las renovables, no es del todo inocua, si bien presenta muchos menos problemas ambientales que la fisión o los combustibles fósiles. En todo caso, el principal problema de la fusión nuclear es técnico: para que se produzca la reacción, los núcleos de hidrógeno deben estar a unas condiciones de presión y temperatura elevadísimas, y en ese estado el combustible se encuentra en forma de plasma. Para conseguir la reacción, se debe lograr una alta densidad de plasma y conseguir mantenerlo un tiempo suficientemente largo como para que se produzcan las reacciones. Lograr reunir todas estas condiciones, y además hacer que la tecnología sea viable económicamente como para producirse a nivel comercial es un desafío técnico y científico de gran magnitud.
Foto: la primera pieza del ITER Tokamak se puso en mayo de 2020/ ITER / EJF RicheEl tokamak más grande del mundo
Una de las técnicas principales en las que se puede basar un reactor de fusión es el confinamiento magnético: se trata de crear condiciones de vacío y contener el plasma generando un campo magnético toroidal (con forma de donuts). El tokamak es el diseño más popular de estructura de este campo magnético y una parte del mismo está generado por corrientes eléctricas que fluyen en el propio plasma. La energía se absorbe dentro del tokamak en forma calor, adherido a las paredes de la vasija. La central de fusión utiliza este calor para producir vapor y después electricidad mediante turbinas y generadores.
ITER Organization/EJF Riche (noviembre 2020)Los hitos del ITER
ITER será el primer dispositivo de fusión con ganancia neta de energía, es decir, que se obtendrá más energía que la necesaria para poner en marcha la reacción de fusión nuclear, que como ya hemos comentado es elevadísima. Además, será el primer dispositivo que mantendrá la fusión durante largos periodos de tiempo, y el primero que pondrá a prueba las tecnologías integradas, materiales y física necesarios para la producción comercial de la electricidad de fusión.
Foto: Luca ZanierDiseñado para…
El ITER está diseñado específicamente para:
- Conseguir una potencia de 500 MW (el récord actual está en 16 MW por el tokamak JET del Reino Unido)
- Demostrar la operación integrada de tecnologías para una central de fusión: permitirá a los investigadores estudiar lo que sucede en condiciones similares a las que tendrán las centrales de fusión del futuro.
- Conseguir plasma de deuterio y tritio donde la reacción sea prolongada mediante calentamiento interno
- Hacer pruebas para la producción de tritio: como ya hemos dicho, la idea es producir tritio dentro de la vasija de vacío, ya que el suministro actual no es suficiente para cubrir las necesidades de las centrales nucleares del futuro.
- Demostrar la seguridad de los dispositivos de fusión nuclear.
ITERUn acuerdo internacional
El Proyecto ITER es una colaboración mundial de 35 países: los 27 de la Unión Europea, Suiza, Reino Unido, China, India, Japón, Corea, Rusia y Estados Unidos. Como asignatarios del Acuerdo ITER, celebrado en 2006, los miembros compartirán el coste de construcción, operación y desmantelamiento del proyecto. También compartirán los resultados experimentales y cualquier propiedad intelectual generada por las fases de fabricación, construcción y operación.
ITERParticipación de España
Varias decenas de empresas españolas han obtenido contratos financiados a través del organismo de la Unión Europea Fusion For Energy (F4E) para participar en distintas fases del proyecto ITER. A su vez, el Laboratorio Nacional de Fusión Nuclear participa en el desarrollo de varios sistemas y diagnósticos de ITER: diagnóstico de reflectometría, servicio de comprobación del comportamiento bajo radiación de componentes y sistemas para ITER, sistemas de control remoto, etc.
Foto: ITER Organization/EJF RicheCronograma
Si todo va según lo previsto, se espera producir el primer plasma de fusión en 2025 y las primeras operaciones con deuterio y tritio para el 2035. Este es el cronograma del ITER:
- 2005 Se decide ubicar el proyecto en Francia
- 2006 Firma del Acuerdo ITER
- 2007 Creación formal de la Organización ITER
- 2007-2009 Desbroce y nivelación de terrenos
- 2010-2014 Estructura de soporte terrestre y cimientos sísmicos para el Tokamak
- 2012 Hito en materia de licencias nucleares: el ITER se convierte en una instalación nuclear básica según la legislación francesa
- 2014-2021 Construcción del Edificio Tokamak (acceso para actividades de montaje en 2019)
- 2010-2021 Construcción de la planta ITER y edificios auxiliares para First Plasma
- 2008-2021 Fabricación de los principales componentes de First Plasma
- 2015-2023 Los componentes más grandes se transportan a lo largo del itinerario ITER
- 2020-2025 Fase de montaje principal I
- 2022 Terminación del toroide
- 2024 Cierre del criostato
- 2024-2025 Fase de puesta en servicio integrada (la puesta en servicio por sistema comienza varios años antes)
- Diciembre 2025 Primer plasma
- 2025-2035 Aceleración progresiva de la máquina
- 2035 Comienza la operación de deuterio-tritio
MuyInteresante -AFP
