CRUZANDO LA FRONTERA DE LA FUSIÓN. El proyecto ITER

¿QUÉ ES ITER?

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, en castellano Reactor Termonuclear Experimental Internacional) es en la actualidad uno de los proyectos energéticos más ambiciosos, complejos y costosos [1] del mundo. Sus promotores eligieron este acrónimo para expresar el inicio de una senda (iter también es un término latino que significa ruta) para desarrollar una nueva forma de energía para usos pacíficos e innovadores.

En Cadarache, un enclave situado en Saint Paul-lès-Durance (en la región meridional francesa de Provenza-Alpes-Costa Azul), siete socios (integrados por 35 países [2]) están colaborando para construir el mayor tokamak del mundo, diseñado para mostrar la viabilidad de la fusión nuclear como fuente de energía masiva, basada en el mismo principio que hace brillar nuestro Sol y las demás estrellas. Un proceso libre de carbono y, por tanto, sin los perniciosos efectos de los gases con efecto invernadero.

Los experimentos que se realizarán en ITER resultan decisivos para ensanchar los conocimientos científicos en el campo de la fusión y preparar la vía para las futuras plantas de este tipo de energía. Así pues, el objetivo de ITER, que será la primera máquina que aunará y contrastará las tecnologías, los materiales y los procesos físicos indispensables para producir comercialmente electricidad basada en la fusión, es lograr un balance positivo de energía, manteniendo esta producción durante largos períodos de tiempo.

Miles de científicos e ingenieros han trabajado y trabajan en el diseño de ITER desde que en 1985 se concibió la idea de un proyecto internacional conjunto de fusión. Y desde entonces los socios de ITER —China, la Unión Europea, India, Japón, Corea, Rusia y Estados Unidos— mantienen una estrecha colaboración para construir este importante dispositivo experimental, ponerlo en marcha y mostrar al mundo que es posible construir un reactor de fusión de demostración comercial.

¿QUÉ SE ESPERA DE ITER?

Los científicos saben que el caudal de energía producido en un tokamak depende del número de reacciones de fusión que suceden en su seno. En principio, pues, cuanto mayor sea la máquina más energía podrá generarse. En consecuencia, ITER, que decuplica el volumen de plasma del mayor tokamak existente en la actualidad, será un dispositivo experimental único en su género, dotado, además, con una más eficaz capacidad de confinamiento. En efecto:

• ITER se ha diseñado para producir 500 MW de energía de fusión en pulsos de unos 500 s.- En 1997 el JET europeo batió el récord mundial de producción de energía de fusión, que aún ostenta. Obtuvo entonces un total de 16 MW, partiendo de una potencia de calentamiento de entrada de 24 MW (Q=0,67). Sin embargo, con ITER se decuplicará el retorno energético, generando 500 MW de energía de fusión a partir de 50 MW de potencia calorífica de entrada (Q=10). Ciertamente esta energía no se transformará en electricidad, pero ITER despejará el terreno para que otras máquinas sí puedan hacerlo.
• ITER madurará la interacción de los diferentes sistemas tecnológicos que participan en una planta de energía de fusión.- ITER está a medio recorrido entre los actuales reactores experimentales de menor escala y las futuras plantas de energía de fusión de demostración. ITER permitirá abordar a científicos y tecnólogos no sólo el estudio de los plasmas en condiciones análogas a las esperadas en las centrales eléctricas de fusión del mañana, sino también probar innovadoras tecnologías para el calentamiento, la criogenia y el control, el diagnóstico y el mantenimiento remotos.
• ITER generará un plasma de deuterio-tritio cuya reacción se mantendrá mediante calentamiento interno.- La física y la tecnología de la fusión nuclear ya están explorando en la actualidad el umbral del denominado «plasma ardiente», con suficiente eficacia de confinamiento como para provocar un número significativo de reacciones fusión. Los científicos confían en que, con ITER, no sólo se producirá mucha más energía, sino que los plasmas se mantendrán estables durante mayores períodos de tiempo.
• ITER y la regeneración del tritio.- Las reservas planetarias de tritio (un isótopo usado junto con el deuterio para alimentar la reacción de fusión) son insuficientes para nutrir las necesidades de las futuras centrales eléctricas de fusión. Una importante tarea de ITER es mostrar la viabilidad de la regeneración del tritio, probando múltiples prototipos de lazos de litio en un entorno de fusión realista.
• ITER pondrá a prueba especificaciones de seguridad.- ITER cubrió una etapa significativa en la ruta hacia la fusión cuando, en 2012, el gobierno francés le concedió la licencia de operador nuclear tras un ponderado y minucioso examen de su documentación de seguridad. Uno de los principales propósitos de ITER, pues, es mostrar que durante su operación los efectos ambientales y sobre la salud son inocuos.

¿QUIÉNES PARTICIPAN EN ITER?

El proyecto ITER es, como ya se ha dicho, una colaboración internacional de China, la Unión Europea, India, Japón, Corea, Rusia y Estados Unidos. Estos siete socios han armonizado sus recursos para coronar una de las mayores cumbres de la ciencia: reproducir en la Tierra los procesos que suceden en el Sol y el resto estrellas para producir su luz y calor.

En conjunto, en ITER está representada la mitad de la población mundial, tres continentes, más de 40 idiomas y el 85 % del PIB planetario. En la práctica diaria miles de personas están trabajando para el éxito de ITER.

Como firmantes del acuerdo ITER, alcanzado en 2006, los costos de construcción, operación y desmantelamiento del proyecto se reparten entre todos los socios. Pero también se distribuirán entre todos ellos los resultados experimentales y cuanta propiedad intelectual se obtenga durante la fabricación, la construcción y la operación del dispositivo.

La mayor parte de los costos de construcción (45,6 %) corre a cuenta de la UE. El resto lo comparten alícuotamente China, India, Japón, Corea, Rusia y EE.UU. (9,1 % cada uno). Conviene indicar que los socios apenas aportarán dinero. El 90% de las contribuciones se hará en especie (componentes, sistemas y edificios terminados).

Los firmantes de ITER también han concertado con terceros países e instituciones acuerdos de cooperación técnica: con Australia (mediante la Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nucleares, ANSTO, en 2016), con Kazajstán (a través del Centro Nuclear Nacional de Kazajstán, en 2017), con Canadá (con quien ha firmado un memorando de entendimiento para estudiar la posibilidad de una cooperación futura), con Tailandia (signando un acuerdo de cooperación con el Instituto de Tecnología Nuclear, en 2018), y con otras organizaciones internacionales, laboratorios nacionales, universidades y escuelas. En conjunto, más de 70 acuerdos de cooperación.

¿CUÁNDO COMENZARÁ A OPERAR ITER?

En 2010 se inició en Cadarache, un terreno de unas 42 hectáreas al sur de Francia, cercano a la Costa Azul, la construcción de ITER. El edificio principal está casi terminado y el comienzo del ensamblaje del tokamak está programado para 2020.

La secuencia exacta de cada fase de ensamblaje se ha orquestado y coordinado cuidadosamente. De hecho, ensamblar como un todo los más de diez millones de componentes, manufacturados en distintos lugares del mundo por cada miembro de ITER y entregados en Cadarache es, de suyo, un enorme desafío de logística e ingeniería.

En noviembre de 2017, el proyecto cubrió la mitad de la ruta hacia el primer plasma, para cuya consecución en la actualidad queda menos del 30 % de las etapas.

CRONOGRAMA DE ITER

ITER DURANTE LA COVID-19

La dramática propagación planetaria del SARS-CoV-2 ha supuesto una dura prueba para la gestión de un proyecto internacional como ITER. No obstante, quienes colaboran en el proyecto, sea cual fuere su nivel de responsabilidad, han hecho cuanto ha sido posible para responder a este conjunto inédito de desafíos, poniendo como siempre la seguridad en primer plano.

Para preservar la salud de las personas implicadas en el proyecto ITER, desde los primeros brotes de la covid-19 se tomaron cuantas medidas de precaución ha recomendado la OMS y el gobierno de Francia, como anfitrión de ITER. El objetivo principal ha sido garantizar la seguridad y la salud de las personas, manteniendo en la medida de lo posible el cronograma en las actividades críticas. Ello se está logrando gracias a la responsabilidad individual (cumpliendo escrupulosamente las recomendaciones de seguridad e higiene), al carácter solidario de toda la gente (que ha trabajado como una orquesta perfectamente engrasada), a la planificación anticipada de múltiples escenarios, y a las orientaciones claras del presidente del Consejo y de la alta dirección de la Organización del ITER, a medida que la situación ha ido evolucionando.

[2] [Nota actualizada el 31 de enero de 2020]: El Reino Unido, retirado oficialmente de la Unión Europea y de Euratom, ha expresado su interés en seguir participando en el Proyecto ITER. Ello requerirá un nuevo concierto, cuyas estipulaciones se pactarán durante el denominado período de transición. No obstante, hasta la firma del nuevo acuerdo, el Consejo de ITER ha resuelto llevar a término los contratos existentes con el personal y los proveedores británicos.