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lunes, 1 de diciembre de 2014

El reactor experimental de fusión ITER para crear un Sol en la Tierra

En Saint-Paul-lez-Durance, en las estribaciones provenzales de los Alpes, entre valles boscosos, el río Durance y el parque natural de Verdon, una poderosa coalición multinacional construye un cofre que un día guardará en su interior un Sol en la Tierra, que brillará a 150 millones de grados con un solo gramo de tritio. Cuando terminen el cofre, lo cerrarán, encenderán el sol y tirarán la llave al mar.
En realidad, el formidable recinto de hormigón y acero que contendrá el primer reactor de fusión del ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) en Cadarache no necesita llave alguna, porque no tendrá puertas. Cuando la obra esté concluida, en torno a 2019, el edificio quedará sellado al vacío, sin acceso alguno de entrada y salida. Nadie debería volver a ver su interior, excepto a través de las cámaras de control, hasta el día en que sea desmantelado, en torno a 2050.
Para la reacción de fusión es necesario evacuar todo el aire y polvo ambiental en la vasija del reactor y su aislamiento criogénico. Si fuera imprescindible acceder al edificio «habría que cortar un bloque de la pared», explica ante una maqueta el director general adjunto de ITER, el español Carlos Alejaldre, responsable de calidad y seguridad (en el doble sentido, Safety, Quality and Security). Las operaciones en el reactor se harán con grúas y brazos robóticos.
De momento, bajo el amable sol mediterráneo, se acumulan etapas de cemento y hormigón, recién concluidos en agosto los cimientos antisísmicos del reactor. El complejo tendrá 39 edificios. El ITER es un inmenso solar del futuro, que sólo se puede vislumbrar en planos.
El objetivo es una reacción de fusión para generar energía «abundante, barata y limpia», en un tipo de reactor llamado Tokamak. El proceso se inspira en el Sol, que fusiona ingentes cantidades de hidrógeno. Pero lo que ocurrirá en el ITER, no será igual. «La luz que recibimos del Sol tarda ocho minutos en llegar hasta nosotros, pero es el producto de una reacción que ocurrió en su núcleo hace casi un millón de años», explica Alejaldre. En el núcleo del Sol hay temperaturas de unos 15 millones de grados y en su superficie, unos 6.000 grados.

EL SUEÑO DE LA FUSIÓN

En el Tokamak habrá una reacción nuclear opuesta a la de las centrales de fisión en funcionamiento. En éstas, los átomos pesados de uranio «se rompen» y liberan abundantes partículas. En la fusión se unen dos átomos ligeros para crear uno más pesado. El combustible serán dos isótopos de hidrógeno: deuterio (abundante en el agua de mar) y tritio (muy escaso, al ITER se lo suministrará un reactor canadiense). El átomo de deuterio tiene un protón y un neutrón; el de tritio, un protón y dos neutrones. Al unirse forman un átomo de helio (gas inerte), con dos protones y dos electrones, liberando energía y un neutrón.
Obras del ITER en Cadarache. 
El proceso no genera residuos radiactivos de larga vida y precisa una mínima cantidad de combustible: una carga con deuterio y un solo gramo de tritio se convertirá en plasma, a temperaturas de hasta 150 millones de grados, sometido a corrientes eléctricas creadas por inducción mediante campos magnéticos generados por 10 toneladas de electroimanes.
El plasma confinado en la vasija gira a gran velocidad, elevando su temperatura mientras los átomos colisionan, se unen y se desprenden neutrones. La meta es que el reactor produzca 10 veces más de la energía que consume. Esperan lograrlo dentro de unos 15 años.
Hasta ahora, el mayor éxito de fusión fue en septiembre de 2013. En los laboratorios National Ignition de Lawrence Livermore (EEUU), calentando el plasma con láseres, lograron una «ganancia de energía superior a uno». El reactor ITER se diseñó para consumir 50 megavatios y producir 500.
Pero el Tokamak de Saint-Paul-lez-Durance jamás suministrará energía a la red eléctrica. «No. Es un reactor experimental. No está diseñado para la producción», aclara Alejaldre, que explica que funcionará durante breves periodos, con una sucesión de arranques y paradas consecutivos: «Los disparos o descargas, tendrán una duración entre 300 y 500 segundos en una primera fase, en los que se consumirá (quemará) menos de un gramo de tritio. En una fase posterior se puede llegar hasta 3.000 segundos. El tiempo entre descargas o experimentos será de una media hora y la idea es investigar de una manera continuada durante al menos dos turnos de trabajo».
«Es un primer paso. El siguiente será la construcción de un nuevo reactor, un prototipo que llamamos DEMO, que sí podría producir energía para el consumo, mediante turbinas movidas por vapor generado con el calor. Todavía no se sabe quiénes, ni cómo, ni dónde se hará, aunque tengo la percepción de que China está muy interesada. No me sorprendería que diera el paso adelante para construir el DEMO, incluso antes de acabar esta etapa experimental», indica el científico.
El experimento ITER es una máquina de producir conocimiento.«Es el acuerdo: cada país fabrica determinados elementos, investiga y desarrolla la tecnología necesaria. Pero todos comparten con todos el conocimiento y la experiencia para que cada uno de los países socios esté al final en condiciones de construir con seguridad y garantías en su territorio sus propios reactores de fusión».

FARAONES DEL SIGLO XXI

La escala es la de una obra faraónica. El gran edificio que alberga el Tokamak se apoya en otra enorme instalación contigua de ensamblaje. El reactor usa tres sistemas para generar campos magnéticos: 18 bobinas toroidales (80.000 kilómetros de superconductores) cubren las paredes de la vasija; hay un solenoide en el eje central y seis bobinas horizontales que abrazan la estructura para crear un campo poloidal. Estas son tan grandes, de ocho a 24 metros de diámetro, que no se pueden transportar. Tendrán que ensamblarlas en el sitio.
El ITER costará más de 15.000 millones de euros. Se han construido carreteras especiales desde el puerto de Marsella (a 70 kilómetros, aunque la ruta elegida, por los puentes y zonas de paso, son 104 kilómetros). Por ellas circularán vehículos de hasta 10,4 metros de alto, de hasta 33 metros de largo y de hasta 9 metros de ancho, con cargas de hasta 800 toneladas. Se prevén 257 convoyes excepcionales.
Recreación del aspecto que tendrá el complejo del ITER. 
Toda esa desaforada magnitud encaja con el peculiar nacimiento del proyecto, engendrado en la cumbre del deshielo entre el presidente de EEUU Ronald Reagan y el último presidente de la Unión Soviética, Mijail Gorbachov. Fue en Ginebra, en noviembre de 1985, con el presidente francés François Mitterrand y la primera ministra británica Margaret Thatcher. El líder soviético propuso un proyecto internacional para desarrollar la energía de fusión con fines pacíficos. La URSS estaba en ello desde los años 50. Tokamak es un acrónimo de palabras rusas: «cámara toroidal con bobinas magnéticas».
El proyecto ITER lo forman siete socios: Unión Europea, Estados Unidos, China, Rusia, Japón, India y Corea del Sur. La UE (28 naciones) participa con un 45,4%. Los otros seis, con el 9,1% cada uno. Parte de las aportaciones al presupuesto son «en especie». Cada uno construye componentes específicos según encargos acordes con sus porcentajes y capacidad tecnológica. La organización exige que cada elemento cumpla rigurosamente niveles de calidad y precisión, pero si algún socio gasta mucho más, o menos, produciendo sus encargos, el coste es un asunto interno.
Los socios de ITER eligieron la sede por unanimidad. La candidatura de Tarragona planteada por el Gobierno de Aznar fracasó frente a Cadarache. Vandellós no tenía apoyos cuando en noviembre de 2003 se eligió a la candidata europea. Finalmente, en junio de 2005,Francia venció a Japón en la batalla internacional por acoger el proyecto y Cadarache fue seleccionada en detrimento de Rokkasho.
En Cadarache hay otras instalaciones nucleares y un pequeño Tokamak. «Los habitantes de la zona saben que esto no comporta riesgos como los de una central nuclear», asegura Alejaldre. «No es que no haya radiación alguna. Sí la hay, dentro del reactor, de baja intensidad. Los paneles metálicos se 'activan' con los neutrones liberados y se van sustituyendo. Si hubiera una fuga, sólo podría ser un mínimo de gas que se diluiría en el aire».
El agua para enfriar el sistema será depurada («no tendrá radiación») y reciclada. Y Alejaldre esgrime un último argumento de garantía: «El edificio donde trabajarán los científicos estará frente al reactor, a muy pocos metros. Ellos saben lo que hacen. ¿Qué más prueba de confianza puede haber?».


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