Una estrella a la Terra

En física nuclear, fusió nuclear és el procés pel qual diversos nuclis atòmics de càrrega similar s’uneixen i formen un nucli més pesat. Simultàniament s’allibera o absorbeix una quantitat enorme d’energia, que permet a la matèria entrar en un estat plasmàtic . Quan un nucleó (protó o neutró) s’afegeix a un nucli, la força nuclear atrau altres nucleons, però -a causa del curt abast d’aquesta força- principalment als seus veïns immediats.

La fusió en el centre de les estrella s’aconsegueix quan la densitat i temperatura són prou altes. Hi ha diversos cicles de fusió que tenen lloc en diferents fases de la vida d’una estrella. Aquests diferents cicles formen els diferents elements que coneixem. El primer cicle de fusió és la fusió del Hidrogen cap Heli. Aquesta és la fase en què es troba el nostre Sol.

La meta és ni més ni menys que reproduir l’energia de les estrelles. És una utopia? Pot ser l’energia de fusió l’alternativa a les fonts renovables per a finals de segle? Però és molt important tenir en compte que la fussió nuclear no és la solució als nostres problemes de recursos energètics. La solució passa per un decreixement imprescindible.

Com diu l’article:

Però una cosa és clara. “Fiar a la fusió nuclear la solució al problema del canvi climàtic seria un gran error polític i tecnològic”, opina en canvi Carlos Bravo, consultor de Salvia. “La fusió nuclear, en l’hipotètic cas que alguna vegada es fes realitat la seva viabilitat comercial, arribaria massa tard, quan el problema del canvi climàtic s’hagués agreujat tant que ja no seria possible una marxa enrere”, sosté Bravo.

http://www.lavanguardia.com/natural/20171009/431879204124/proyecto-iter-fusion-nuclear-culminara-2025.html

“Y en este lugar se alcanzarán los 150 millones de grados centígrados para reproducir la energía del sol”, sentencia, mientras recorremos el reactor de fusión Iter, Oriol Ribas, responsable de la obra civil como director del consorcio VFR (Vinci Ferrovial Razel). Estamos en el corazón del gran proyecto internacional de investigación que se levanta en Saint-Paul-lès-Duranze, a 75 kilómetros al norte de Marsella (Francia). En esta antigua finca forestal de Cadarache, un lugar ahora polvoriento, decenas de obreros trabajan febrilmente en un escenario con grúas y andamiajes de vértigo. Cuando la obra concluya, aquí se llevará a cabo un complejo y costoso experimento físico que podría acelerar la historia. La meta es ni más ni menos que reproducir la energía de las estrellas. ¿Es una utopía? ¿Juega el hombre a hacer de Dios? ¿Puede ser la energía de fusión la alternativa a las fuentes renovables para finales de siglo?

¿Puede ser la energía de fusión la alternativa a las fuentes renovables para finales de siglo?

El recorrido por este complejo en construcción (39 edificios en una superficie equivalente a 42 campos de fútbol: 42 ha) revela la ambición del proyecto: un raro ejemplo de colaboración entre países. Si el experimento tiene éxito, el premio sería una fuente de energía que alejaría alser humano de los combustibles fósiles y frenaría las emisiones de gases invernadero que están elevando las temperaturas y provocando estragos climáticos. El proyecto ITER (Reactor Internacional Experimental Termonuclear, en las siglas en inglés) es un intento de hacer realidad un sueño: la fusión nuclear, la reacción que tiene lugar en el sol y que podría ser controlada para generar energía. Su génesis entronca con un el momento de deshielo político entre las dos viejas superpotencias. La cumbre entre EE.UU. y la Unión Soviética de 1985, celebrada por Ronald Reagan y Gorbachov, fue el paso clave para poner en marcha este plan en busca de la energía casi infinita. La UE asume el 45% de la financiación del proyecto mientras que el resto se lo reparten EE.UU., Rusia, China, Japón, India y Corea del Sur con aportaciones del 9%.

Si el experimento tiene éxito, el premio sería una fuente de energía que alejaría al hombre de los combustibles fósiles y frenaría las emisiones de gases invernadero que están elevando las temperaturas y provocando estragos climáticos

La misión de Iter es producir calor, no electricidad. Se trata de comprobar la viabilidad tecnológica y económica de la fusión nuclear. Por eso, si el experimento concluye con éxito (es decir, si produce más energía que la que consume, lo que no han sido capaces de hacer los pequeños experimentos de fusión realizados hasta ahora) se abre la puerta a lograr una fuente de electricidad que podría protagonizar el mix eléctrico del futuro, libre de las emisiones de gases que han agravado el calentamiento, capaz de convertir a Europa en autosuficiente energéticamente.

En el lugar que ahora pisamos –el Tokamak, un edifico de forma circular– se llevará a cabo la fusión nuclear. En él, el combustible –una mezcla de deuterio y tritio, dos isótopos del hidrógeno– se calentará a temperaturas superiores a los 150 millones de grados. Se obtendrá así un plasma que deberá quedar confinado en campos magnéticos formados por grandes electroimanes (bobinas superconductoras que rodean el contenedor) y que deberán evitar todo contacto con las paredes. El problema reside en la enorme dificultad que hay para comprimir el hidrógeno de un modo uniforme. Si el plasma toca las paredes, éstas se “evaporarían”.

Se abre la puerta a lograr una fuente de electricidad capaz de convertir a Europa en autosuficiente energéticamente.

“Hemos conseguido la temperatura que necesitamos para el reactor Iter y también la densidad del plasma; nos falta ahora confinarlo”, dice Mark Henderson, uno de los expertos que trabaja en esta infraestructura experimental, que persigue conseguir confinar-lo durante tres segundos. Enormes estructuras de hormigón ya han sido levantadas en el Tokamak, donde se integrarán componentes procedentes de siete países y que ahora están siendo ensamblados en naves que vamos recorriendo.

El reto es enorme. Las piezas estrella son los gigantescos electroimanes(24 en total), con un diámetro de entre 19 y 24 metros, anchos de entre uno y cinco metros y un peso que oscila entre las 200 y las 400 toneladas. Fabricados con niobio-titanio, y revestidos de acero inexorable, sus componentes superconductores (han de mantenerse enfriados a -290 grados centígrados) son los encargados de confinar el plasma. Hasta cuatro países participan en la construcción de las distintas fases en cada uno de estas impresionantes bobinas que empezará a ser colocadas en el Tokamak en abril del 2019. No menos sofisticada es la panoplia de equipos (inyectores, microondas.…) que se encargarán de mantener las altas temperaturas del plasma. “Esa es una tecnología absolutamente segura”, destaca Bernard Bigot, director general de Iter. Si falla algún parámetro de funcionamiento, la reacción se para; así es que “no hay riesgo de explosión”. La disponibilidad de la materia prima (hidrógeno y tritio) es “prácticamente ilimitada” y el resultado del proceso productivo es helio, un gas raro, químicamente inerte, no radiactivo y en pequeñas cantidades, sin que tenga impacto en el clima o en el medio ambiente, añade.

Edificio central del complejo nuclear, actualmente en obras, que albergará la cámara de vacío y los electroimanes para producir los campos magnéticos

Edificio central del complejo nuclear, actualmente en obras, que albergará la cámara de vacío y los electroimanes para producir los campos magnéticos

“Tampoco generamos residuos radiactivos de vida larga; sólo residuos de vida corta y en pequeñas cantidad”, lo que supone una gestión menos complicada que la energía de fisión.

El sueño de lograr la energía de fusión parecía alcanzable en pocas décadas; pero los problemas de diseño y gestión han comportado sucesivos retrasos y demoras. Reiteradamente, se ha dicho que la energía de fisión estaría disponible en 30 años. La previsión inicial situaba la obtención del plasma en el 2016; luego, en el 2019; más tarde en el 2021, y ahora, la fecha oficial es finales del año 2025, si bien su pleno funcionamiento estará antes del 2035. Esa es la fecha en que se emplearían dos isótopos del hidrógeno deuterio y tritio para mantener la fusión seis o diez minutos y liberar grandes cantidades de energía.

“Tampoco generamos residuos radiactivos de vida larga; sólo residuos de vida corta y en pequeñas cantidad”, lo que supone una gestión menos complicada que la energía de fisión.

Pero el calendario para obtener energía eléctrica requeriría más tiempo. Se necesitarían otros 10 años más para evaluar el funcionamiento de la máquina y definir las características que se establecerán para disponer de una instalación industrial. Entonces, ¿cuándo estará, pues, la planta de demostración? “Yo creo que la primera instalación industrial se construirá entre el 2050 y el 2060, o 2065; es entonces cuando dispondremos de la energía de fusión, que vendrá a alimentar la red eléctrica, europea, americana, china y demás”, nos dice Bernard Bigot.

Iter comporta inversiones muy ventajosas para la economía y el desarrollo científico en la UE. Servirá para fabricar nuevos componentes para generar conocimiento e innovación, formar científicos y adentrar a las empresas y laboratorios en un nuevo mercado industrial y tecnológico.

INTALACIONES EMPRESA ITER EN CADARACHE, MARSELLA
INTALACIONES EMPRESA ITER EN CADARACHE, MARSELLA (ITER)

Este es también un gran campo de colaboración entre países. En la visita, Oriol Ribas (Ferrovial) nos explica algunas características del edificio central. Parece una obra civil al uso; pero no lo es. La densidad de la armadura de ferralla es muy alta (750 kg/m3), entre 1 y 2 veces superior a la de una nuclear; y, como la normativa prohíbe perforar el hormigón, en los muros se han incrustado 120.000 placas que servirán para dar soporte a los equipos que se van a colgar de las paredes. “Son hormigones muy específicos, con baja permeabilidad y porosidad que han requerido instalar dos plantas de producción in situ”, explica. “Los muros de hormigón han sido diseñados para confinar la radiación, no las altas temperaturas. Si por cualquier razón, esto ‘petara’, la temperatura se enfriaría y se pararía”, señala Ribas.

Las energías renovables tienen un carácter difuso e intermitente. La energía solar fotovoltaica requiere mucha superficie de suelo. El sol no brilla siempre y en todas partes, y el viento no sopla siempre [..]. Se requiere una fuente de energía de respaldo, suplementaria, previsible y continua. La fusión ofrece todas estas ventajas

La participación española también se ha canalizado a través de Elytt, empresa que participa en el proceso de fabricación de las bobinas superconductoras. Ha diseñado la maquinaria para fabricarlas. “Hemos participado en la fase de cálculo, en la fase de ingeniería de planos así como en la fabricación, puesta en marcha y traslado a Cadarache”, dice su consejero delegado, Aitor Echeandia.

Per con un horizonte de realización a tan largo plazo ¿no llegará demasiado tarde la energía de fusión? ¿No habrá ocupado ya su lugar las fuentes renovables? Bernard subraya las carencias de las energías renovables frente a la fusión nuclear. “Las energías renovables tienen un carácter difuso e intermitente. La energía solar fotovoltaica requiere mucha superficie de suelo. El sol no brilla siempre y en todas partes, y el viento no sopla siempre”, argumenta. “Se requiere una fuente de energía de respaldo, suplementaria, previsible y continua. La fusión ofrece todas estas ventajas”, sentencia.

El ser humano esboza el dibujo de una estrella en la Tierra. ¿Podrá ser capaz de iluminarla?

“Fiar a la fusión nuclear la solución al problema del cambio climático sería un tremendo error político y tecnológico”, opina en cambio Carlos Bravo, consultor de Salvia. “La fusión nuclear, en el hipotético caso de que alguna vez se hiciera realidad su viabilidad comercial, llegaría demasiado tarde, cuando el problema del cambio climático se hubiese agravado tanto que ya no sería posible una vuelta atrás”, sostiene Bravo. El ser humano esboza el dibujo de una estrella en la Tierra. ¿Podrá ser capaz de iluminarla?

Entrevista con Bernard Bigot

Los retrasos de esta obra siguen condicionando este gran experimento. Y una de las causas de esas demores ha sido la mala organización. Lo admite su director general, Bernard Bigot (67 años), que llegó al puesto hace dos años. La existencia de siete agencias nacionales Iter, cada una de las cuales recibía el mandato de fabricar componentes para este complejo, hacía que “no prevaleciera una visión global”, explica.

Cada país arrimaba el ascua a su sardina. “Los procesos de decisión no eran claros; cada parte expresaba su opinión, pero la decisión se adoptaba sin consenso”, indica. Bigot fue tajante al aceptar su nombramiento. Puso condiciones y retó a los países a que si no aceptan sus reglas, lo cambiaran. “Les dije: ‘Si ustedes no aceptan mis reglas, habrán cambiado al director general pero el proyecto no llegará a ninguna parte. Es necesario saber decidir’”, dice haciendo amago de golpear la mesa.

Los retrasos han encarecido el proyecto con un monto total mareante. La UE (un 45% del total) tiene comprometida una inversión de 6.600 millones de euros hasta el 2020. Pero las obras durarán hasta el 2025, por eso, tendrá que afrontar un coste suplementario, a lo que la UE está dispuesta, destaca.

Un nuevo obstáculo se suma a la retahíla de dificultades. La Administración Trump ha decidido recortar el presupuesto de la ciencia un 20%, lo que puede reducir sus aportaciones. “Yo creo que Trump va a corregir su postura, aunque aún no ha tomado una decisión”, dice un Bigot esperanzado. Recientemente, se produjo una reunión entre los presidentes Macron y Trump donde se trató el asunto. “Creo que Trump ahora está convencido del interés del proyecto”, añade. La contribución de EE.UU. es clave, pues le toca fabrica el gran electroimán central.

“Querríamos tener acabado el proyecto antes, pero esto es como intentar meter un sol en una botella”, explica Johannes Schwemmer, director de la agencia que maneja la aportación europea (Fusion for Energy), con sede en Barcelona. Shwemmer confía en que en la fase industrial, la colaboración mundial continúe. “Sería un problema que después de tanta inversión pública nos encontráramos que una compañía privada ha patentado la propiedad de todo esto. Se habría traicionado un gran esfuerzo público”, dice. “Hay un acuerdo en Iter en que la propiedad intelectual sea compartida por los socios”.

https://es.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n_nuclear

https://www.windows2universe.org/sun/Solar_interior/Nuclear_Reactions/Fusion/Fusion_in_stars/fusion_in_stars.html&lang=sp

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