Vamos detrás de escena en el dispositivo de fusión nuclear más grande del mundo, intentando aprovechar la energía de la misma reacción que alimenta el Sol y las estrellas.
ANUNCIOEn el corazón de Provenza, algunas de las mentes científicas más brillantes del planeta están preparando el escenario para lo que se llama el experimento científico más grande y ambicioso del mundo.
«Estamos construyendo posiblemente la máquina más compleja jamás diseñada», confiesa Laban Coblentz.
La tarea que nos ocupa es demostrar la viabilidad de aprovechar la fusión nuclear (la misma reacción que impulsa nuestro Sol y nuestras estrellas) a escala industrial.
Para ello, se está construyendo en el sur de Francia la mayor cámara de confinamiento magnético del mundo, o tokamak, para generar energía neta.
El acuerdo del proyecto del Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER) fue firmado formalmente en 2006 por Estados Unidos, la UE, Rusia, China, India y Corea del Sur en el Palacio del Eliseo en París.
Actualmente hay más de 30 países colaborando en el esfuerzo de construir el dispositivo experimental, que se prevé que pese 23.000 toneladas y resista temperaturas de hasta 150 millones de grados centígrados cuando esté terminado.
«En cierto modo, esto es como un laboratorio nacional, un gran instituto de investigación. Pero en realidad es la convergencia de los laboratorios nacionales de 35 países», dijo Coblentz, jefe de comunicaciones del ITER, a Euronews Next.
¿Cómo funciona la fusión nuclear?
La fusión nuclear es el proceso por el cual dos núcleos atómicos ligeros se fusionan para formar uno solo más pesado, generando una liberación masiva de energía.
En el caso del Sol, los átomos de hidrógeno en su núcleo están fusionados por la gran cantidad de presión gravitacional.
Mientras tanto, aquí en la Tierra se están explorando dos métodos principales para generar fusión.
«La primera, quizás la hayas escuchado en el National Ignition Facility de Estados Unidos», explicó Coblentz.
«Se toma una porción muy, muy pequeña, del tamaño de un grano de pimienta, de dos formas de hidrógeno: deuterio y tritio. Y se les dispara láseres. Entonces, se hace lo mismo. Se aplasta también la presurización. «Es como agregar calor y se obtiene una explosión de energía, E = mc². Una pequeña cantidad de materia se convierte en energía».
El proyecto del ITER se centra en la segunda ruta posible: la fusión por confinamiento magnético.
«En este caso, tenemos una cámara muy grande, de 800 m³, y le ponemos una cantidad muy pequeña de combustible -2 a 3 g de combustible, deuterio y tritio- y lo llevamos hasta 150 millones de grados a través de varios sistemas de calefacción. «, dijo Labán.
«Esa es la temperatura a la que la velocidad de estas partículas es tan alta que en lugar de repelerse con su carga positiva, se combinan y se fusionan. Y cuando se fusionan, desprenden una partícula alfa y desprenden un neutrón».
En el tokamak, las partículas cargadas están confinadas por un campo magnético, excepto los neutrones altamente energéticos que escapan y golpean la pared de la cámara, transfieren su calor y calientan así el agua que corre detrás de la pared.
En teoría, la energía sería aprovechada por el vapor resultante que impulsa una turbina.
«Este es, si se quiere, el sucesor de una larga línea de dispositivos de investigación», explicó Richard Pitts, jefe de sección de la división científica del ITER.
ANUNCIO«Este campo investiga la física del tokamak desde hace unos 70 años, desde que se diseñaron y construyeron los primeros experimentos en Rusia en los años 40 y 50», añadió.
Según Pitts, los primeros tokamaks eran pequeños dispositivos de mesa.
«Luego, poco a poco, se hacen más y más grandes porque sabemos -por nuestro trabajo en estos dispositivos más pequeños, nuestros estudios de escala de pequeño a más grande- que para obtener energía de fusión neta a partir de estas cosas, Necesito hacer uno tan grande como este», dijo.
Ventajas de la fusión
Las plantas de energía nuclear existen desde la década de 1950 y explotan una reacción de fisión, mediante la cual el átomo se divide en un reactor, liberando una enorme cantidad de energía en el proceso.
La fisión tiene la clara ventaja de ser ya un método probado y comprobado, con más de 400 reactores de fisión nuclear en funcionamiento en todo el mundo en la actualidad.
ANUNCIOPero si bien los desastres nucleares han sido algo raro en la historia, la catastrófica fusión del reactor 4 de Chernobyl en abril de 1986 es un poderoso recordatorio de que nunca están completamente libres de riesgos.
Además, los reactores de fisión también tienen que lidiar con la gestión segura de grandes cantidades de desechos radiactivos, que normalmente están enterrados a gran profundidad en depósitos geológicos.
Por el contrario, ITER señala que una planta de fusión de escala similar generaría energía a partir de una cantidad mucho menor de insumos químicos, sólo unos pocos gramos de hidrógeno.
«Los efectos de seguridad ni siquiera son comparables», anotó Coblentz.
«Sólo tenemos entre 2 y 3 gramos de material. Además, el material de una planta de fusión, deuterio y tritio, y el material que sale, helio no radiactivo y un neutrón, están todos aprovechados. Así que no queda ni un solo residuo». , por así decirlo, y el inventario de material radiactivo es extremadamente, extremadamente pequeño», añadió.
ANUNCIOReveses del proyecto ITER
El desafío de la fusión, subraya Coblentz, es que estos reactores nucleares siguen siendo extremadamente difíciles de construir.
«Intentas llevar algo a 150 millones de grados. Intentas hacerlo a la escala necesaria y demás. Es simplemente algo difícil de hacer», dijo.
Ciertamente, el proyecto ITER ha luchado con la complejidad de esta gigantesca empresa.
El calendario original del proyecto ITER fijaba el año 2025 como fecha para el primer plasma, y la plena puesta en servicio del sistema estaba prevista para 2035.
Pero los contratiempos de los componentes y los retrasos relacionados con el COVID-19 han provocado un cambio en el cronograma para la puesta en servicio del sistema y un presupuesto cada vez mayor.
ANUNCIOLa estimación inicial del coste del proyecto era de 5.000 millones de euros, pero ha aumentado hasta superar los 20.000 millones de euros.
«Nos hemos topado con desafíos antes simplemente debido a la complejidad y la multitud de materiales y componentes únicos en una máquina única», explicó Coblentz.
Un contratiempo importante tuvo que ver con desalineaciones en las superficies de soldadura de segmentos de la cámara de vacío fabricada en Corea del Sur.
«Los que han llegado han llegado con suficiente disconformidad en los bordes donde se sueldan que tenemos que rehacer esos bordes», dijo Coblentz.
«No es ciencia espacial en ese caso particular. Ni siquiera es física nuclear. Se trata simplemente de mecanizar y lograr que las cosas alcancen un grado increíble de precisión, lo cual ha sido difícil», añadió.
ANUNCIOCoblentz dice que el proyecto se encuentra actualmente en un proceso de resecuenciación, con la esperanza de acercarse lo más posible a su objetivo de 2035 para el inicio de las operaciones de fusión.
«En lugar de centrarnos en cuáles eran nuestras fechas antes de un primer plasma, la primera prueba de la máquina en 2025 y luego una serie de cuatro etapas para llegar a la energía de fusión inicialmente en 2035, simplemente nos saltaremos el primer plasma. «Asegúrese de que las pruebas se realicen de otra manera para que podamos cumplir lo más posible con esa fecha», dijo.
Colaboración internacional
En lo que respecta a las colaboraciones internacionales, ITER es una especie de unicornio en la forma en que ha resistido los vientos en contra de las tensiones geopolíticas entre muchas de las naciones involucradas en el proyecto.
«Es evidente que estos países no siempre están alineados ideológicamente. Si nos fijamos en las banderas destacadas en el lugar de trabajo de Alphabet, China ondea junto a Europa, Rusia vuela junto a Estados Unidos», señaló Coblentz.
«Que esos países asumieran un compromiso de 40 años para trabajar juntos, no había ninguna certeza. Nunca habrá una certeza de que no iba a haber algunos conflictos».
ANUNCIOCoblentz atribuye la relativa salud del proyecto al hecho de que poner en marcha la fusión nuclear es un sueño generacional común.
«Eso es lo que une esa fuerza. Y es la razón por la que ha sobrevivido a las actuales sanciones que Europa y otros tienen contra Rusia en la actual situación con Ucrania», añadió.
Cambio climático y energía limpia
Dada la magnitud del desafío que presenta el cambio climático, no es de extrañar que los científicos se apresuren a encontrar una fuente de energía libre de carbono para alimentar nuestro mundo.
Pero aún queda un largo camino por recorrer para conseguir un suministro abundante de energía de fusión, e incluso el ITER admite que su proyecto representa la respuesta a largo plazo a las preocupaciones energéticas.
En respuesta a la idea de que la fusión llegará demasiado tarde para ayudar a combatir la crisis climática de manera significativa, Coblentz afirma que la energía de fusión podría desempeñar un papel en el futuro.
ANUNCIO«¿Si realmente tenemos un aumento del nivel del mar hasta el punto de que empezamos a necesitar el consumo de energía para mover las ciudades? Si comenzamos a ver desafíos energéticos en esa escala, la respuesta a su pregunta se vuelve realmente obvia», dijo.
«Cuanto más esperemos a que llegue la fusión, más la necesitamos. Así que lo inteligente es conseguirla aquí lo más rápido posible».
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