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Cómo es el mayor dispositivo de fusión nuclear del planeta. Este reactor intenta aprovechar la energía de la misma reacción que alimenta a las estrellas y al sol.
En la Provenza (Francia) algunas de las mentes científicas más brillantes del mundo están trabajando en lo que ha sido bautizado como el más ambicioso experimento científico de todos los tiempos.
El primer reactor que suministrará energía ilimitada al mundo con la fusión nuclear
El responsable de comunicación de proyecto del Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER), Laban Coblentz, aseguró que están construyendo la máquina más compleja nunca antes diseñada. Se intenta demostrar la viabilidad de la fusión nuclear, es decir, la misma reacción que alimenta a las estrellas y al sol, a una escala industrial.
Para lo cual se está construyendo en el corazón de la Provenza (en el sur de Francia) la mayor cámara de confinamiento magnético del planeta, o tokamak, para producir energía neta.
El convenio del proyecto del ITER fue suscrito formalmente en el año 2006 por la Unión Europea, Rusia, China, India, Corea del Sur, Japón y los Estados Unidos en el Palacio del Elíseo en París.
Actualmente más de treinta países están colaborando en la construcción del equipo experimental, un dispositivo que pesará 23.000 toneladas y podrá soportar temperaturas de hasta 150 millones de grados una vez esté terminado.
Coblentz explicó que, de cierta manera, esto es como un laboratorio nacional, como las instalaciones de un enorme instituto de investigación científica. Aunque realmente es la convergencia de los laboratorios nacionales de 35 países.
Veamos qué es la fusión nuclear
La fusión nuclear es el proceso mediante el cual 2 núcleos atómicos ligeros logran fusionarse para formar uno solo pero más pesado, con lo que se genera una liberación masiva de energía.
En el Sol, sus átomos de hidrógeno que se encuentran en su núcleo se fusionan por la inmensa presión gravitacional.
Por los momentos en nuestro planeta se están explorando dos métodos principales para la generación de fusión. En este sentido Coblentz señaló que el primero es el método del Centro Nacional de Ignición de Estados Unidos.
Explicó que consiste en tomar un trocito muy pequeño (del tamaño de un grano de pimienta) de 2 formas de hidrógeno, de tritio y deuterio. A los que se les disparan rayos láser. Con lo que estás haciendo lo mismo. Estás aplastando la presurización además de agregar calor y obtendrás una explosión de energía, E = mc2. Es decir, una pequeña cantidad de materia se transforma en energía.
Sin embargo, el proyecto del Reactor Termonuclear Experimental Internacional se centra en el segundo método posible, que es la fusión por confinamiento magnético.
El experto explicó que en este método se tiene una cámara enorme, de 800 m3, y se coloca dentro una cantidad muy pequeña de combustible (2 a 3 g de combustible, tritio y deuterio), luego se sube hasta alcanzar los 150 millones de grados a través de varios sistemas de calentamiento.
Precisamente esta es la temperatura a la que la velocidad de dichas partículas es tan alta que, en vez de repelerse con su carga positiva, éstas se combinan y se fusionan. Y en el momento en que logran fusionarse desprenden una partícula alfa y un neutrón, explicó Coblentz.
El reactor
Dentro de la cámara, las partículas cargadas se encuentran confinadas por un campo magnético, a excepción de los neutrones altamente energéticos que escapan y colisionan contra la pared del tokamak, éstos transfieren su calor y calientan de esa forma el agua que corre detrás de la pared de la cámara. En teoría, la energía sería aprovechada por el vapor producido que acciona una turbina.
Al respecto, Richard Pitts, jefe de sección de la división científica del ITER, dijo que, éste es, si se quiere, el sucesor de una extensa lista de dispositivos de investigación.
Pitts también señaló que llevan investigando la física de los tokamaks desde hace 70 años, desde el momento en que se diseñaron y construyeron los primeros experimentos en la antigua Unión Soviética en los años 40 y 50.
De acuerdo con Pitts, los primeros tokamaks eran unos dispositivos de sobremesa de pequeñas dimensiones.
Después, lentamente, los tokamaks se fueron haciendo cada vez más grandes, debido a que para obtener energía de fusión neta de estos dispositivos, se necesita construir uno tan grande como el que está creando el ITER, explico Pitts.
¿Cuál es la ventaja de la fusión nuclear?
Desde los años 50 existen las centrales nucleares gracias a la reacción de fisión, por medio de la cual el átomo se divide en un reactor, liberando una inmensa cantidad de energía durante el proceso.
Existe una clara ventaja en la fisión, debido a que es sobradamente un método probado y comprobado, con más de cuatrocientos reactores nucleares de fisión en funcionamiento a nivel mundial.
A pesar de que las catástrofes nucleares han sido pocas en la historia, la fusión catastrófica del reactor 4 de Chernóbil en abril de 1986 es un recordatorio de que nunca están completamente exentas de riesgos.
Por otro lado, los reactores de fisión tienen que gestionar enormes cantidades de residuos radiactivos, que por lo general son enterrados en depósitos geológicos.
En el caso del ITER se muestra que una central de fusión de escala similar generaría energía partiendo de una cantidad mucho menor de insumos químicos, solo unos gramos de hidrógeno. En este sentido Coblentz dijo que «Los efectos sobre la seguridad ni siquiera son comparables«.
Y que solo se tiene de 2 a 3 g de material. Por otro lado, el material de una planta de fusión, tritio y deuterio, y el material que sale (helio no radiactivo y un neutrón), son aprovechados. De tal modo que no sobra nada, por así decirlo, y el inventario de material radiactivo es muy pequeño, agregó Coblentz.
Los retos de una gigantesca empresa, el proyecto ITER
El reto de la fusión nuclear consiste en que estos reactores continúan siendo extremadamente difíciles de construir, aseguró el experto. Y afirmó que se intenta llevar algo a 150 millones de grados. Se intenta hacer a la escala que se necesita y es algo muy difícil de hacer.
Es un hecho que el proyecto ITER se ha tenido que enfrentar a la complejidad de esta gigantesca empresa. El cronograma original del proyecto establecía el 2025 como fecha para el primer plasma y la puesta en marcha completa del sistema para el año 2035. Sin embargo, los contratiempos de los componentes y los retrasos relacionados con la pandemia de covid-19 produjeron un cambio en la fecha de lanzamiento del sistema y un presupuesto descomunal.
La estimación inicial del coste del ITER era de cinco mil millones de euros, pero ha crecido hasta sobrepasar los 20.000 millones de euros. Coblentz explicó que ya se han tenido que enfrentar a dificultades debidas simplemente a la complejidad y a la multitud de materiales y componentes únicos en una máquina sin igual.
Hubo un retraso importante debido a la desalineación de las superficies de soldadura de los segmentos de la cámara de vacío, que fueron fabricados en Corea del Sur. Los que han llegado mostraban una disconformidad suficiente en los bordes de soldadura, por lo que se tuvieron que deshacer, explicó Coblentz.
Ni ciencia espacial ni física nuclear
El científico dijo que no se trata de ciencia espacial en ese caso concreto. Tampoco es física nuclear. Es simplemente mecanizar y hallar un grado de precisión increíble, lo cual ha sido difícil. Coblentz dijo que el proyecto ITER está inmerso en un proceso de reordenación con la esperanza de acercarse lo más posible a su meta de 2035 para el comienzo de las operaciones de fusión.
Y que en vez de centrarse en cuáles eran sus fechas antes de un primer plasma (primera prueba de la máquina en 2025) y después una serie de 4 etapas para llegar a la potencia de fusión inicialmente en 2035, solo se saltarán el primer plasma. Se aseguraran de que esas pruebas se hagan de otra forma para poder apegarse lo más posible a esa fecha, afirmó.
En cuanto a la colaboración internacional, este proyecto ha tenido que resistir vientos en contra debido a las tensiones geopolíticas entre muchos de los países que participan en el ITER.
Es obvio que estos países no siempre están alineados ideológicamente. Si se miran las banderas de las características de la obra de Alphabet, Rusia vuela junto a Estados Unidos, China vuela junto a Europa, explicó Coblentz. Y agregó que para que esas naciones se comprometieran a trabajar juntas durante cuarenta años, no había ninguna certeza. Nunca existirá certeza de que no vaya a haber algún conflicto.
La fusión nuclear y el cambio climático
Debido a la importancia del desafío que plantea el cambio climático, no es para nada extraño que los científicos se apresuren a hallar una fuente de energía libre de carbono para alimentar al mundo. No obstante, el suministro de energía de fusión en abundancia está todavía bastante lejos, y hasta el ITER admite que su proyecto es una respuesta a largo plazo para las preocupaciones energéticas del planeta.
En relación a la idea de que la fusión llegará muy tarde para ayudar en el combate contra la crisis climática de forma significativa, el científica afirmó que la energía de fusión podría tener un rol que desempeñar más adelante en el futuro.
Y se preguntó que, ¿Si realmente se ve un aumento del nivel del mar hasta el punto en el que comenzamos a necesitar el consumo de energía para mover las ciudades? Si comenzamos a ver esta clase de retos energéticos, resultaría realmente obvia la respuesta a esa pregunta. «Cuanto más se tenga que esperar a que llegue la fusión, más la vamos a necesitar. De tal modo que lo más inteligente es que llegue lo antes posible«, concluyó Coblentz.