Explicamos el mayor dispositivo de fusión nuclear del mundo, que intenta aprovechar la energía de la misma reacción que alimenta al Sol y las estrellas.
En el corazón de la Provenza, algunas de las mentes científicas más brillantes del planeta trabajan en lo que se ha bautizado como el más ambicioso experimento científico del mundo.
«Estamos construyendo la máquina más compleja jamás diseñada», asegura Laban Coblentz.
Se trata de demostrar la viabilidad de la fusión nuclear -la misma reacción que alimenta el Sol y las estrellas- a escala industrial.
Para ello, se está construyendo en el sur de Francia la mayor cámara de confinamiento magnético del mundo, o tokamak, para generar energía neta.
El acuerdo del proyecto del Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER) fue firmado formalmente en 2006 por EE.UU., la UE, Rusia, China, India y Corea del Sur en el Palacio del Elíseo en París.
En la actualidad, más de 30 países colaboran en la construcción del dispositivo experimental, que pesará 23.000 toneladas y soportará temperaturas de hasta 150 millones de grados cuando esté terminado.
«En cierto modo, esto es como un laboratorio nacional, como las instalaciones de un gran instituto de investigación. Pero en realidad es la convergencia de los laboratorios nacionales de 35 países», explica a Euronews Next Coblentz, responsable de comunicación de ITER.
¿Cómo funciona la fusión nuclear?
La fusión nuclear es el proceso por el cual dos núcleos atómicos ligeros se fusionan para formar uno solo más pesado, generando una liberación masiva de energía.
En el caso del Sol, los átomos de hidrógeno de su núcleo se fusionan por la enorme presión gravitacional.
Mientras tanto, aquí en la Tierra, se están explorando dos métodos principales para generar fusión.
«El primero es el del Centro Nacional de Ignición de Estados Unidos», explica Coblentz.
«Se toma un trocito muy, muy pequeño -del tamaño de un grano de pimienta- de dos formas de hidrógeno: deuterio y tritio. Y les disparas rayos láser. Entonces, haces lo mismo. Estás aplastando la presurización además de añadir calor y obtienes una explosión de energía, E = mc². Una pequeña cantidad de materia se convierte en energía».
El proyecto ITER se centra en la segunda vía posible: la fusión por confinamiento magnético.
«En este caso, tenemos una cámara muy grande, de 800 m³, y ponemos una cantidad muy pequeña de combustible -2 a 3 g de combustible, deuterio y tritio- y la subimos a 150 millones de grados mediante varios sistemas de calentamiento», explicó Laban.
«Esa es la temperatura a la que la velocidad de estas partículas es tan alta que, en lugar de repelerse con su carga positiva, se combinan y fusionan. Y cuando se fusionan, desprenden una partícula alfa y un neutrón».
En el tokamak, las partículas cargadas están confinadas por un campo magnético, excepto los neutrones altamente energéticos que escapan y chocan contra la pared de la cámara, transfieren su calor y calientan así el agua que corre detrás de la pared.
Teóricamente, la energía sería aprovechada por el vapor resultante que acciona una turbina.
«Éste es, si se quiere, el sucesor de una larga serie de dispositivos de investigación», explicó Richard Pitts, jefe de sección de la división científica del ITER.
«Llevamos investigando la física de los tokamak unos 70 años, desde que se diseñaron y construyeron los primeros experimentos en Rusia durante los años 40 y 50», añadió.
Según Pitts, los primeros tokamaks eran pequeños dispositivos de sobremesa.
«Luego, poco a poco, se fueron haciendo cada vez más grandes porque sabemos -por nuestros estudios sobre estos dispositivos más pequeños, estudios que iban escalando de pequeño a más grande- que para obtener energía de fusión neta de estas cosas, necesitamos hacer uno tan grande como éste», dijo.
Ventajas de la fusión
Las centrales nucleares existen desde los años 50 gracias a la reacción de fisión, por la que el átomo se divide en un reactor, liberando una enorme cantidad de energía en el proceso.
La fisión tiene la clara ventaja de ser ya el método probado y comprobado, con más de 400 reactores nucleares de fisión en funcionamiento en todo el mundo.
Pero, aunque las catástrofes nucleares han sido raras en la historia, la fusión catastrófica del reactor 4 de Chernóbil en abril de 1986 sirve como recordatorio de que nunca están totalmente exentas de riesgos.
Además, los reactores de fisión tienen que gestionar grandes cantidades de residuos radiactivos, que suelen enterrarse en depósitos geológicos.
En cambio, el ITER señala que una central de fusión de escala similar generaría energía a partir de una cantidad mucho menor de insumos químicos, apenas unos gramos de hidrógeno.
«Los efectos sobre la seguridad ni siquiera son comparables», señala Coblentz.
«Sólo tienes de 2 a 3 g de material. Además, el material de una planta de fusión, deuterio y tritio, y el material que sale, helio no radiactivo y un neutrón, se aprovechan. Así que no sobra nada, por así decirlo, y el inventario de material radiactivo es extremadamente pequeño», añadió.
Contratiempos en el proyecto ITER
El reto de la fusión, subraya Coblentz, es que estos reactores nucleares siguen siendo extremadamente difíciles de construir.
«Intentas llevar algo a 150 millones de grados. Intentas hacerlo a la escala que se necesita, etcétera. Es algo muy difícil de hacer», afirma.
No cabe duda de que el proyecto ITER se ha enfrentado a la complejidad de esta gigantesca empresa.
El calendario original del proyecto fijaba 2025 como fecha para el primer plasma y la puesta en marcha completa del sistema para 2035.
Pero los contratiempos de los componentes y los retrasos relacionados con COVID-19 han provocado un cambio en la fecha de lanzamiento del sistema y un presupuesto desorbitado.
La estimación inicial del coste del proyecto era de 5.000 millones de euros, pero ha crecido hasta superar los 20.000 millones.
«Ya nos hemos enfrentado antes a dificultades debidas simplemente a la complejidad y a la multitud de materiales y componentes únicos en una máquina única», explicó Coblentz.
Un contratiempo importante fue la desalineación de las superficies de soldadura de los segmentos de la cámara de vacío fabricados en Corea del Sur.
«Los que han llegado presentaban una disconformidad suficiente en los bordes de soldadura, por lo que hemos tenido que rehacerlos», explica Coblentz.
«No es ciencia espacial en ese caso concreto. Ni siquiera es física nuclear. Se trata simplemente de mecanizar y conseguir un grado de precisión increíble, lo cual ha sido difícil», añadió.
Según Coblentz, el proyecto está inmerso en un proceso de reordenación con la esperanza de acercarse lo más posible a su objetivo de 2035 para el inicio de las operaciones de fusión.
«En lugar de centrarnos en cuáles eran nuestras fechas antes de un primer plasma, primera prueba de la máquina en 2025, y luego una serie de cuatro etapas para llegar a la potencia de fusión inicialmente en 2035, simplemente nos saltaremos el primer plasma. Nos aseguraremos de que esas pruebas se hagan de otra manera para poder ceñirnos lo más posible a esa fecha», dijo.
Colaboración internacional
En lo que respecta a la colaboración internacional, el ITER ha resistido vientos en contra debido a las tensiones geopolíticas entre muchos de los países que participan en el proyecto.
«Obviamente, estos países no siempre están alineados ideológicamente. Si nos fijamos en las banderas de las características de la obra de Alphabet, China vuela junto a Europa, Rusia vuela junto a Estados Unidos», señaló Coblentz.
«Para que esos países se comprometieran a trabajar juntos durante 40 años, no había ninguna certeza. Nunca habrá certeza de que no vaya a haber conflictos».
Coblentz atribuye la relativa salud del proyecto al hecho de que poner en marcha la fusión nuclear es un sueño común y generacional.
«Eso es lo que une esa fuerza. Y por eso ha sobrevivido a las actuales sanciones que Europa y otros países imponen a Rusia en la actual situación con Ucrania», añadió.
Cambio climático y energía limpia
Dada la magnitud del desafío que plantea el cambio climático, no es de extrañar que los científicos se apresuren a encontrar una fuente de energía libre de carbono para alimentar nuestro mundo.
Pero el suministro de energía de fusión en abundancia está aún muy lejos, e incluso el ITER admite que su proyecto representa la respuesta a largo plazo a las preocupaciones energéticas.
En respuesta a la idea de que la fusión llegará demasiado tarde para ayudar a combatir la crisis climática de forma significativa, Coblentz afirma que la energía de fusión podría tener un papel que desempeñar más adelante en el futuro.
«¿Si realmente vemos un aumento del nivel del mar hasta el punto en el que empezamos a necesitar el consumo de energía para mover las ciudades? Si empezamos a ver este tipo de retos energéticos, resulta realmente obvia la respuesta a tu pregunta», afirma.
«Cuanto más esperemos a que llegue la fusión, más la necesitaremos. Así que lo más inteligente es que llegue lo antes posible».
Fuente: https://es.euronews.com/next/2023/12/18/dentro-del-primer-reactor-que-suministrara-energia-a-la-tierra-utilizando-la-misma-reaccio
