El mayor proyecto de fusión nuclear del planeta ha sobrevivido a los contratiempos. Esta es la fecha en la que debería estar listo ITER
2024 fue un año difícil para ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Este reactor experimental de fusión nuclear está siendo construido en la localidad francesa de Cadarache por un consorcio internacional liderado por la Unión Europea. Aunque fue concebido en 2006 y el proyecto se puso en marcha oficialmente en 2007, el inicio del ensamblaje de esta titánica máquina no arrancó hasta bien entrado el año 2020.
El itinerario inicial propuesto por EUROfusion, que es la institución que se responsabiliza de fomentar y respaldar la investigación científica necesaria para llevar a buen puerto el plan de fusión nuclear europeo, establecía que en 2025 finalizaría el ensamblaje de esta máquina. No obstante, ese mismo año llegaría otro hito crucial: arrancarían las primeras pruebas con plasma. Tres años más tarde, en 2028, los ingenieros de ITER iniciarían las pruebas de baja potencia con hidrógeno y helio, y en 2032 llegarían los primeros experimentos de alta potencia con estos dos gases.
Por fin, en 2035, ITER estaría en disposición de acometer las pruebas de alta potencia con deuterio y tritio. Y en 2040 este reactor experimental demostraría la rentabilidad energética de la fusión nuclear. Finalmente esto no sucederá así. En 2022 la Autoridad de Seguridad Nuclear francesa (ASN) identificó varias irregularidades de naturaleza estrictamente técnica en los sectores de la cámara de vacío, lo que provocó que la organización de ITER reaccionase como debía hacerlo: constituyendo un grupo de trabajo para abordar las peticiones complementarias de la ASN y avanzar con el ensamblaje del reactor tokamak.
Los desafíos técnicos de ITER son inéditos
Ensamblar una máquina tan compleja como lo es ITER no es nada sencillo. La cámara de vacío pesa 8.000 toneladas, está fabricada en acero inoxidable y boro y debe permanecer herméticamente sellada. Su ensamblaje ha obligado a los ingenieros a lidiar con tolerancias locales extraordinariamente estrictas del 0,1%, y, además, la cámara tiene una forma muy complicada y emplea chapas con espesores de hasta 60 mm. Para resolver el ensamblaje los técnicos han tenido que recurrir a tecnologías de última generación, como, por ejemplo, el electron beam welding, que es la soldadura utilizando un haz de electrones, o el diseño de modelos de IA concebidos específicamente para identificar defectos en las soldaduras de la cámara.
La pandemia de COVID-19 que arreció con mucha crudeza durante los años 2020 y 2021, y, por otro lado, los desafíos técnicos derivados de la naturaleza completamente inédita de buena parte de los componentes que es necesario poner a punto para que ITER llegue a buen puerto han provocado que los principales hitos de este proyecto se retrasen. No obstante, el itinerario actual actualizado propone varias fechas importantes que nos interesa conoce.
En 2039 ITER estará en disposición de acometer las pruebas de alta potencia con deuterio y tritio
En 2034 se llevarán a cabo los primeros experimentos en el reactor; en 2036 se probará el sistema magnético responsable del confinamiento del plasma a la máxima potencia; y, por último, en 2039 ITER estará en disposición de acometer las pruebas de alta potencia con deuterio y tritio. Inicialmente este último hito iba a llegar en 2035.
Sea como sea durante el último año el ensamblaje de ITER ha avanzado a buen ritmo. En la imagen de portada de este artículo podemos ver dos de los titánicos sectores de la cámara de vacío, aunque, en mi opinión, uno de los hitos que ha alcanzado este proyecto este año se consolidó en mayo. Los imanes superconductores colocados en la parte exterior de la cámara de vacío de este reactor de fusión nuclear tienen la responsabilidad de generar el campo magnético necesario para confinar el plasma en su interior. También se encargan de controlarlo y estabilizarlo.
Estos imanes pesan 10.000 toneladas y están fabricados en una aleación de niobio y estaño, o niobio y titanio, que adquiere la superconductividad cuando se enfría con helio supercrítico hasta alcanzar una temperatura de -269 ºC. Este requisito justifica la necesidad de poner a punto un potente sistema de refrigeración como el que ha ideado Europa para ITER. En la construcción de este reactor experimental de fusión nuclear también intervienen EEUU, Rusia, China, India, Corea del Sur, Japón y Reino Unido, pero de la planta de criogenización se han encargado Fusion for Energy (F4E), la organización de la Unión Europea que coordina la contribución de Europa al desarrollo de ITER, la empresa francesa Air Liquide y técnicos integrados en la estructura de ITER.
Los imanes superconductores adquieren la superconductividad cuando alcanzan una temperatura de -269 ºC
Esta instalación de refrigeración extrema se encargará de suministrar helio líquido a 4,5 kelvin (-269 °C) a los imanes superconductores y las criobombas, y también helio gaseoso a 80 kelvin (-193 ºC) a los escudos térmicos. Las criobombas son dispositivos de ultraalto vacío que se responsabilizan de eliminar gases del interior de la cámara de vacío. Para poder hacerlo deben trabajar a una temperatura extremadamente baja. Y, por otro lado, los escudos térmicos se encargan de proteger algunos elementos críticos del reactor, como, por ejemplo, los imanes superconductores, del calor que emite el plasma confinado en el interior de la cámara de vacío.
La planta criogénica de ITER tiene una superficie similar a la de un campo de fútbol (algo más de 7.100 m²) y contiene varios tanques de almacenamiento de 26 metros de altura. Estas cifras nos ayudan a intuir lo enorme que es esta instalación crítica. Como acabamos de comprobar, sin ella la fusión nuclear sería absolutamente imposible. Esta declaración de Grigory Kouzmenko, gerente de F4E, nos invita a otear el futuro de ITER con un razonable optimismo: «Hemos entrado en la fase más emocionante del proyecto, en la que todos los esfuerzos de años anteriores finalmente se concretan y podemos beneficiarnos de la colaboración basada en la confianza entre todas las partes».
Imagen | Fusion For Energy
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