Más cerca de la fusión
Ha comenzado el montaje del experimento ITER, el mayor reactor de fusión del mundo.
DISPOSITIVO TOROIDAL: Los ingenieros trabajan en la primera sección de la cámara de vacío, el receptáculo con forma de rosquilla que alojará el plasma donde debería ocurrir la fusión. En el experimento ITER, colisionarán a gran velocidad dos isótopos de hidrógeno (deuterio y tritio), lo que permitirá que sus núcleos se unan para formar helio. La minúscula cantidad de masa que se pierde en esa reacción se convierte en energía, de acuerdo con la famosa ecuación E = mc2 de Albert Einstein. [MANUELA SCHIRRA Y FABRIZIO GIRALDI]
En síntesis
La fusión nuclear constituye una fuente de energía limpia y abundante que podría ofrecer una solución al cambio climático.
El reactor ITER busca demostrar que la fusión es viable, es decir, que puede producir más energía de la que gasta.
Tras varios retrasos y sobrecostes, el año pasado comenzó la fase de montaje de ITER, que entrará en funcionamiento en 2025.
Los humanos somos una especie ávida de energía, y las fuentes actuales no bastan para saciarnos. La fusión nuclear, el proceso que alimenta al Sol, podría ofrecer la energía limpia y abundante que necesitamos, siempre que los científicos logren dominarla. El proyecto ITER representa nuestro intento más ambicioso de aprovechar la energía que se libera al hacer que dos núcleos se fundan. Este reactor de 20.000 millones de euros, ubicado en la localidad francesa de Saint-Paul-lès-Durance, es una iniciativa conjunta de la Unión Europea, China, India, Japón, Corea del Sur, Rusia y Estados Unidos. Su meta es conseguir lo que ningún experimento de fusión ha logrado: generar más calor del que consume.
El proyecto ha sufrido sucesivos retrasos, su coste se ha disparado y hace unos años una auditoría independiente obligó a reestructurar la cúpula directiva. A ojos de los escépticos, el experimento —que ni siquiera aspira a ser una central nuclear operativa, sino una mera prueba de concepto— es un despilfarro de tiempo y dinero. Pero en julio de 2020, ITER alcanzó un ansiado hito: comenzó de manera oficial la fase de montaje, en la que los científicos ensamblarán los diversos componentes suministrados por los países socios. «Nos sentimos como alguien que debe correr varias maratones seguidas y logra concluir la primera, pero es consciente de que aún le queda mucho», ilustra Bernard Bigot, que asumió el cargo de director general de ITER en 2015. «Esto nos da confianza de cara al futuro, pero sabemos que no hay nada garantizado.»
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El reto equivale a construir una estrella en miniatura dentro de un laboratorio y luego controlarla. El elemento central del experimento es un cilindro de 23.000 toneladas, donde potentes imanes superconductores tratarán de confinar un plasma a 150 millones de grados Celsius durante el tiempo suficiente para que se produzca la fusión. La física implicada plantea un desafío formidable, y otro tanto ocurre con la construcción. «Se trata de un proyecto internacional a gran escala, cuyas piezas se fabrican en todo el mundo y deben encajar como las de un rompecabezas para que todo funcione», explica Saskia Mordijck, física experta en plasmas del Colegio William & Mary de Virginia que no forma parte del equipo de ITER.
Los científicos confían en encender el reactor en 2025 y prevén que opere a pleno rendimiento en 2035. Si el experimento tiene éxito, la recompensa será enorme: la fusión nuclear podría liberar mucha más energía que la combustión del carbón o el petróleo, e incluso que la fisión en que se basan las centrales nucleares tradicionales. Además, no produce gases de efecto invernadero ni residuos radiactivos. «Desde mi punto de vista, la fusión es la única opción capaz de complementar las energías renovables y ofrecer la solución al cambio climático», sostiene Bigot. «Los próximos tres o cuatro años serán cruciales.»
GRADIENTE
DE TEMPERATURA: ITER albergará uno de los lugares más calientes del
universo (la cámara de vacío que contendrá el plasma a 150 millones de
grados Celsius) y también uno de los más fríos, ya que los imanes que
confinarán y controlarán ese plasma deben permanecer a unos cuatro
kelvin (–269 grados Celsius). Ambas secciones estarán separadas y
aisladas por un «manto» de acero revestido de berilio, que se unirá a la
pared interior de la cámara de vacío mediante un sistema de anclajes,
actualmente cubiertos con tapas amarillas para resguardarlos del polvo.
TAMAÑO RÉCORD: El dispositivo del experimento ITER se alojará en un foso cilíndrico, visto aquí desde arriba (arriba) y desde el interior (abajo). Dicho aparato recibe el nombre de tokamak, acrónimo ruso de «cámara toroidal con bobinas magnéticas», inventado por el físico Igor Golovin en 1957. El tokamak de ITER será el más grande que se ha construido nunca y doblará en tamaño al mayor de los que hay en activo. Su base se introdujo en el foso en julio de 2020, lo que marcó el inicio del montaje del reactor en el sur de Francia. Europa sufraga casi la mitad del coste total del proyecto a través del organismo Fusion for Energy.
CÁMARA
DE VACÍO: La vasija de vacío de ITER constará de seis segmentos,
construidos en Corea del Sur e Italia. Hubo que enviar las enormes
secciones de acero en barco al puerto de Fos-sur-Mer, cerca de Marsella,
desde donde viajaron por carretera hasta el emplazamiento del reactor,
unos 100 kilómetros al noreste. Ahora que ya han llegado las primeras
piezas, los obreros las conectarán con los imanes y los blindajes
térmicos y las bajarán al foso del tokamak.
PLANTA CRIOGÉNICA: Los imanes superconductores del reactor solo funcionan a temperaturas ultrafrías cercanas al cero absoluto, que se mantendrán haciendo circular helio líquido mediante bombas criogénicas. Los operarios usarán un complejo conjunto de válvulas manuales (foto superior) para controlar el sistema a partir de las lecturas locales de presión, temperatura y flujo. Esta unidad de refrigeración por helio, construida por la empresa Air Liquide (foto inferior), será la mayor del mundo.
JAULA MAGNÉTICA: Un sistema de imanes superconductores —el mayor jamás construido— confinará y controlará el plasma del experimento ITER. La cámara de vacío toroidal tendrá un gran solenoide en su centro y estará rodeada por 6 bobinas circulares de campo poloidal (como la de la imagen), que se apilarán unas sobre otras en horizontal, y 18 bobinas de campo toroidal dispuestas en vertical. Los superconductores no oponen resistencia al paso de la corriente eléctrica, de modo que los electrones pueden moverse libremente y crear campos magnéticos muy intensos.
BOBINAS SUPERCONDUCTORAS: Las cuatro mayores bobinas de campo poloidal, hechas de niobio y titanio, son los únicos elementos del experimento ITER fabricados in situ. Con diámetros de entre 17 y 24 metros y pesos de hasta 400 toneladas, son demasiado grandes para trasladarlas desde otro lugar. La imagen muestra la bobina de campo poloidal n.° 6, dentro de un criostato.
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