TECNOLOGÍAS: Tecnología energética

SINC visita el mayor experimento de fusión nuclear del mundo

El ITER avanza lento, pero seguro

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El proyecto que promete traer a la Tierra la energía de las estrellas acumula retrasos. Según sus responsables, el primer plasma obtenido de la fusión nuclear, previsto para 2020, se podría demorar hasta 2022. Pero el ITER sigue adelante. La Autoridad de Seguridad Nuclear francesa ha dado el permiso, se ha inaugurado el ‘cuartel general’, los apoyos antisísmicos del reactor están listos y se acaba de aprobar el diseño de su 'escudo' térmico. Son algunos de los avances que el director de seguridad, Carlos Alejaldre, ha comentado con SINC en la sede de la organización.

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Enrique Sacristán | 06 mayo 2013 13:00

La energía que hace brillar al Sol sobre los campos de la Provenza francesa es la misma que activará al reactor que se construye frente del despacho de Carlos Alejaldre (Zaragoza, 1952), uno de los tres subdirectores generales del ITER, el mayor experimento de fusión nuclear del mundo.

Este físico, que dirige el departamento de seguridad y calidad, ha recibido a SINC durante la visita organizada por la Unión Europea de Asociaciones de Periodistas Científicos (EUSJA) a finales de abril.

El objetivo de este gran proyecto experimental o ‘camino’ –lo que significa iter en latín– es demostrar que la fusión nuclear, la misma que impulsa a las estrellas, puede ayudar a resolver el problema energético en la Tierra con una tecnología que genere diez veces más energía (500 MW) que la que consume (50 MW).

Según Alejaldre, “será como traer un sol a Saint Paul-lès-Durance”, el municipio de unos mil habitantes donde está el ITER y el veterano centro de investigación nuclear CEA Cadarache.

“La humanidad necesita producir energía libre de emisiones de carbono y a escala masiva”, apunta el experto, quien recuerda que con un solo gramo de combustible de fusión se puede conseguir lo mismo que con ocho toneladas de petróleo.

Dentro de Europa, la participación española en el ITER está siendo una de las más importantes, junto a la francesa e italiana

Las obras del ITER no están tan avanzadas como les gustaría a sus promotores, pero desde los grandes ventanales de la recién inaugurada sede del ITER ya se observan los 500 apoyos antisísmicos y los cimientos que sostendrán las 23.000 toneladas de la ‘joya de la corona’: el reactor tokamak.

“Estamos en plena obra civil –dice Alejaldre–. La fase de construcción comenzó en 2010, ya se ha levantado la nave de las bobinas de campo poloidal y este año se ha iniciado la construcción del complejo tokamak, que incluye el edificio del reactor, el de diagnósticos y el del tritio”.

En su interior se generará un plasma –el cuarto estado de la materia tras el sólido, líquido y gas–que circulará en forma de donut a 150 millones de grados centígrados, enjaulado en una cámara de vacío circular mediante potentísimos campos magnéticos. Los generarán dos tipos de bobinas superconductoras –de campo toroidal y poloidal– que operarán a casi -270 ºC. Es decir, en escasos dos metros las diferencias de temperatura serán brutales.

Los dos componentes del plasma serán el deuterio (2H) y el tritio (3H), que reaccionaran para producir helio y neutrones. Estos últimos transferirán su energía a una de las piezas más críticas del reactor, el blanket, cuyo complejo diseño se acaba de aprobar en abril. Este escudo será el que utilizarán las futuras centrales de fusión para transformar la energía cinética de los neutrones en otra calorífica, y así producir electricidad.

El reto de manejar al escaso y radioactivo tritio

El deuterio es muy fácil de conseguir del agua, pero el tritio apenas existe y solo en las capas altas de la atmósfera –en su mayoría procedente de los ensayos con armas nucleares–, por lo que habrá que producirlo en fábricas, básicamente de Canadá y Corea del Sur.

En la actualidad las reservas mundiales de este escaso elemento rondan los 20 kg, una cantidad ligeramente inferior a los 20-25 kg que necesitará el ITER durante sus años de operación. Aunque parece poco, “nunca antes se han manejado cantidades tan importantes de tritio, lo que va a ser todo un desafío tecnológico”, revela Alejaldre.

Carlos Alejaldre - ITER

El problema es que se trata de un gas radiactivo y, aunque tiene una vida media de 12,3 años –mucho menor que la de los residuos de alta actividad de las centrales de fisión convencionales–, resulta esencial evitar una fuga. La cantidad máxima que se podrá almacenar será 4 kg.

“El principal riesgo que tiene la instalación es mantener confinado al tritio, junto a otros elementos menores que se inducen durante la operación, pero para ello se empleará un conjunto de barreras físicas y otras técnicas auxiliares”, apunta Alejaldre, que en cualquier caso subraya: “El riesgo de seguridad de ITER es razonable, asequible y controlable”.

“Aquí, por ejemplo, es imposible un accidente como el de Fukushima, porque cualquier alteración en la reacción hace que se pare”, comenta el experto en seguridad. De hecho las instalaciones estarán preparadas para controlar desde sucesos convencionales, como un incendio por un cortocircuito o una fuga de agua de refrigeración, hasta otros tan improbables como un terremoto seguido de la rotura de la presa de Serre-Ponçon situada a casi 100 km.

La confirmación de que ITER es seguro para las personas y el medio ambiente la aportó el año pasado la Autoridad de Seguridad Nuclear (ASN) de Francia al validarlo como instalación nuclear básica. “Probablemente es uno de los hitos más importantes del proyecto hasta ahora”, destaca Alejaldre. “Ha sido el elemento clave en todo el proceso de licenciamiento, porque si la respuesta hubiera sido negativa tendríamos que haber parado toda la construcción”.

Pero no ha sido así. Las obras y el proyecto siguen, aunque con retrasos. Cuando en 2006 se nombró a Alejaldre director general adjunto del ITER, las previsiones eran que el primer plasma se produciría en el año 2016. El acontecimiento se ha ido retrasando y en la actualidad se maneja la fecha de noviembre de 2020, aunque Rem Haange, deputy director-general del proyecto, ya ha adelantado que este primer plasma se puede demorar hasta octubre de 2022.

“Una tecnología como esta tardará al menos 50 años en implantarse”, reconoce Alejaldre, que sabe que nunca verá el fruto de su trabajo

“Todavía no es oficial y se estudia cómo recuperar las fechas previstas”, responde Alejaldre, “por lo que habrá que esperar a las decisiones que se tomen en el próximo consejo de la organización que se celebrará en junio en Japón”.

En lo que coinciden los dos expertos es que la propia historia y estructura del ITER está detrás de los retrasos. El proyecto nació por iniciativa de los presidentes Reagan y Gorvachov en 1985 con cuatro socios –Unión Europea, EEUU, Rusia, Japón–, a los que se sumaron China y Corea de Sur en 2003 y dos años más tarde la India. Juntos representan a más de la mitad de la población mundial, pero también puntos de vista distintos que han complicado los acuerdos y la integración de los sistemas.

“Hemos tenido que dividir políticamente los componentes y esto ha aumentado el número oficial de interfaces, lo que es una mala cosa”, reconoce a SINC Rem Haange, “pero desde un punto de vista político era necesario, así que no podíamos decir que no y tenemos que vivir con las consecuencias”.

“Construir toda una nueva organización ha llevado su tiempo, más de lo que pensaron los negociadores en un principio –añade Alejaldre–, además de que se han tenido que hacer modificaciones para incorporar los avances tecnológicos surgidos a lo largo de este tiempo, y han surgido imprevistos como el terremoto de Fukushima, que va a retrasar un año la entrega de algunos equipos que se fabrican en Japón”.

13.000 millones para la construcción

Las revisiones también han supuesto que los gastos del ITER hayan aumentado un 67% respecto a lo previsto. Es difícil dar una cifra exacta, porque los siete socios pueden pagar en especie –entregando los componentes– pero el coste de su construcción rondará los 13.000 millones de euros. A estos habrá que sumar otros miles de millones para su vida operativa (2019-2037), desactivación (2037-2042) y posterior desmantelamiento.

“En cualquier caso más del 80% de los contratos de acuerdo para construir los componentes ya están firmados con las siete agencias domesticas”, tranquiliza Alejaldre. Después cada una ha sacado a concurso los encargos para adjudicarlos a las empresas. Esta experiencia puede ser muy útil para construir los componentes de los futuros reactores de fusión.

Así, por ejemplo, el solenoide central del reactor se fabrica en EE UU, el criostato en la India, las bobinas de campo toroidal en Europa y Japón, y de los módulos del blanket se encarga un conglomerado de compañías de China, Rusia, Corea y la UE, incluida alguna española. Será todo un espectáculo ver marchar a las gigantescas piezas por las vías de la Provenza, donde el próximo septiembre comenzarán a circular los primeros convoyes de prueba.

Estado actual de las obras

“Dentro de Europa, la participación española en el ITER está siendo una de las más importantes, junto a la francesa e italiana –no así la alemana–, algo que para un programa de alta tecnología es toda una novedad", destaca Alejaldre. "Hay empresas nacionales involucradas prácticamente en todos los aspectos de la construcción con contratos que suman unos 350 millones de euros, una cifra de negocio importe en estos momentos de crisis”.

El físico considera que el éxito español no es casualidad, sino el fruto de la experiencia adquirida durante la construcción del reactor estelar o stellarator TJ-II del CIEMAT, el más importante de Europa, y la defensa técnica que se hizo para atraer a Vandellós el proyecto del ITER. Además, “todo aquel esfuerzo también se materializó en que la sede de Fusion for Energy (F4E) –la agencia europea de la organización– esté en Barcelona”.

En una videoconferencia con los representantes de esta agencia y las de EE UU, Rusia, China y la India, todos pidieron paciencia a quienes demandan resultados más rápidos a la fusión nuclear. También recordaron que el reactor del ITER es experimental y no volcará su energía a la red eléctrica. Lo hará su sucesor, DEMO, sobre la década de los 40, aunque todavía no está claro si será una o varias máquinas en cada país miembro. China y Corea avanzan más rápido en este tema. Después, se espera que comience el despliegue de las centrales de fusión comerciales por todo el mundo.

“Una tecnología como esta tardará al menos 50 años en implantarse”, reconoce Alejaldre, que al igual que la mayoría de sus colegas sabe que no lo verá: “Todos los que trabajamos en fusión sabemos que no seremos testigos de su uso masivo, pero estamos convencidos de la necesidad de trabajar por algo que puede tener un impacto para toda la humanidad”. El físico acaba con un deseo: “Espero que me inviten al primer plasma si todavía seguimos por aquí”.

La industria española en el ITER

Desde el inicio del proyecto ITER una docena de empresas españolas han conseguido más de 50 contratos por un valor superior a los 350 millones de euros, sobre todo en 2012, según los datos del Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI). La tecnología española está presente tanto en la obra civil como en algunos de los componentes del reactor tokamak. 

ENSA: Ensamblaje o soldadura de los nueve sectores y 54 puertos de la cámara de vacío del reactor, por un importe de 74,5 millones de euros. Tras tres años de preparación, más de 150 operarios trabajarán durante otros cuatro años para ensamblar las piezas in situ. 

Ferrovial Agroman: Participa con cerca del 30% en el consorcio VFR, bajo el liderazgo del grupo francés VINCI Construction (58%) y del que también forman parte Razel-Bec y otras empresas galas. Construirán nueve edificios, incluidos los tres del complejo tokamak. Se trata del mayor contrato de obra civil del ITER, valorado en 300 millones de euros, y con una duración de cinco años y medio.

COMSA-EMTE: El año pasado firmó contratos por un valor de 35 millones de euros para obras de iluminación, drenaje, bases especiales, calles y zanjas. En 2011 ya obtuvo otros 11 millones de euros para construir carreteras de acceso, ampliar los suministros de agua y luz, así como preparar la infraestructura que acogerá a los 3.000 trabajadores que habrá en las obras en 2014. Hoy no llegan a 300­.

EADS CASA Espacio: Fabrica nueve anillos precompresores –de 5 m de diámetro, una sección de unos 30 cm y un peso de 3,5 toneladas–, que se situarán en la parte superior e inferior de las bobinas toroidales para soportar unos 30.000 ciclos de carga-descarga y temperaturas de hasta -269 ˚C durante los 20 años de operación del ITER. Para este encargo, de unos 12 millones de euros, se aplicará por primera vez fuera de la industria aeroespacial la misma tecnología de fibra de vidrio que se usa en la fabricación de los lanzadores Ariane.

Iberdrola: Ha obtenido tres contratos por un valor de 10,4 millones de euros: uno  para efectuar trabajos de ingeniería eléctrica, otro en el campo de la mecánica –junto a la empresa NATEC Ingenieros especializada en servicios de simulación–, y un tercero para la fabricar prototipos como la piezas que recubrirán la primera pared de la cámara de vacío,  junto a la compañía inglesa AMEC y la española Mecánica Industrial Buelna.

IDOM: Ha firmado un contrato de 4,5 millones de euros para realizar la ingeniería de diseño de los test blanket modules,  módulos del blanket destinados a probar materiales y experimentar formas de generar tritio.

Empresarios Agrupados: Forma parte del consorcio ENGAGE, al que también pertenecen la compañía británica ATKINS y las francesas Assystem e Iosis. En 2010 se les adjudicó un contrato de 150 millones de euros para obras de ingeniería y arquitectura destinadas al diseño y construcción de los edificios del ITER.

GTD Sistemas de Información: Junto a la empresa riojana JMP Ingenieros y el Culham Center For Fusion Energy de Reino Unido, desarrollarán servicios de software –como el requerido para el control eléctrico y los diagnósticos del plasma–, así como la gestión de sistemas e intercambio de datos entre las instalaciones. El contrato es de 5 millones de euros a ejecutar en 4 años.

La agencia Fusion For Energy (F4E) ha gestionado todos estos contratos y el resto de las licitaciones europeas, que representan el 45% de las aportaciones –unos 6.600 millones de euros–, para la construcción del ITER. La sede de F4E está en Barcelona en unas oficinas en alquiler, pero según ha adelantado a SINC su responsable de comunicación, Aris Apollonatos, ya están buscando en la misma ciudad el emplazamiento definitivo.

Zona geográfica: Europa
Fuente: SINC

Enrique Sacristán

Enrique Sacristán

Periodista y biólogo, en SINC es el redactor de las ciencias ‘duras’: matemáticas, física y química.

Comentarios

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