ITER: donde la ciencia y la construcci贸n se encuentran con el futuro

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Se vislumbra un momento eureka para la ciencia y la energ铆a mundial.

Vista a茅rea del sitio de 180 hect谩reas del proyecto del Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER) Foto: ITER

Pero antes de que eso ocurra, se debe completar un proyecto de construcci贸n grande y complejo que, como ocurre con la mayor铆a de los megaproyectos, supera el presupuesto y sufre retrasos.

El proyecto es el ITER (Reactor Termonuclear Experimental Internacional) y se est谩 construyendo en Provenza, en el sureste de Francia. La construcci贸n del proyecto comenz贸 en 2010 y se estima que estar谩 terminado en 2018. Ahora bien, es poco probable que el reactor est茅 operativo antes de 2030.

Sin embargo, las ra铆ces del ITER se remontan a mucho antes. Dada la situaci贸n geopol铆tica actual, parece dif铆cil creer que fuera un proyecto conjunto, creado en 1986, por el presidente estadounidense Ronald Reagan y el secretario general sovi茅tico Mijail Gorbachov.

Ambos afirmaron que el proyecto deber铆a llevarse a cabo 鈥溾€ara el beneficio de toda la humanidad鈥�. Si finalmente logra su misi贸n de generar un rendimiento diez veces mayor de la energ铆a consumida (es decir, 500 MW de energ铆a de fusi贸n generada por 50 MW de energ铆a t茅rmica consumida), habr谩 demostrado el potencial de la fusi贸n para revolucionar por completo el panorama energ茅tico mundial.

El ITER hoy

Visitar el proyecto ITER es una experiencia muy diferente a realizar un recorrido por una central nuclear m谩s tradicional.

No es tanto la nueva ciencia que salta a la vista 鈥揳unque sin duda se trata de una ciencia de vanguardia鈥� sino m谩s bien la sensaci贸n de que la instalaci贸n es una aldea global.

Sin duda, es un ejemplo de c贸mo se pueden superar las fronteras nacionales. Las oficinas, pasillos y cafeter铆as de planta abierta de la instalaci贸n est谩n repletos de cient铆ficos de todo el mundo que debaten las mejores pr谩cticas y los pr贸ximos pasos para la obtenci贸n de energ铆a a partir de la fusi贸n nuclear.

Adem谩s, el ITER ocupa una superficie de 180 hect谩reas, por lo que resulta dif铆cil asimilar el hecho de que se trata de una mera instalaci贸n experimental. Sin duda, parece como si aqu铆 estuviera sucediendo algo que cambiar铆a el mundo.

El tokamak

La reparaci贸n del bisel del recipiente de vac铆o se llevar谩 a cabo en el sitio ITER por un consorcio llamado SIMANN que comprende las empresas italianas SIMIC y Ansaldo Nucleare. Foto: ITER

En el coraz贸n del ITER se encuentra el reactor tokamak, que albergar谩 las mismas reacciones de fusi贸n que tienen lugar en el centro del Sol.

El reactor utilizar谩 imanes incre铆blemente grandes para confinar el plasma giratorio sobrecalentado.

El plasma alcanzar谩 unos asombrosos 150 millones de grados Celsius (al menos diez veces m谩s caliente que el Sol) y, mientras gira, los 谩tomos de deuterio y tritio que contiene colisionar谩n, provocando que sus n煤cleos se fusionen.

La energ铆a creada a partir de esta fusi贸n es mucho mayor que la divisi贸n de 谩tomos que tiene lugar en los reactores nucleares actuales.

Otra ventaja de la fusi贸n es que es mucho m谩s limpia que la fisi贸n y mucho menos peligrosa. Si bien el proceso genera desechos radiactivos, tiene una vida media peligrosa de solo 12,3 a帽os.

Desde una perspectiva de seguridad, las reacciones dentro del tokamak dependen del suministro continuo de combustible, por lo que si por alguna raz贸n se retira el suministro de energ铆a, la m谩quina simplemente "se apaga".

El prop贸sito del proyecto, por supuesto, es probar la ciencia a escala y solo una vez hecho eso podr谩 comenzar el trabajo para establecer la fusi贸n nuclear como una fuente de energ铆a realista para el futuro.

Y ah铆, como dicen, est谩 el problema.

Como dice la responsable de comunicaciones del ITER, Sabina Griffith: "El tama帽o importa en la fusi贸n. Es necesario tener un cierto volumen; una cantidad determinada de mol茅culas y 谩tomos all铆 [el Tokamak], para tener suficientes reacciones para crear una gran cantidad de electricidad y calor.

鈥淚TER es el proyecto que tiene que demostrar que podemos hacerlo a escala industrial鈥�.

En pocas palabras, el objetivo del ITER es generar 500 MW de potencia t茅rmica durante una hora.

Una vez que se logre eso, comenzar谩 verdaderamente la carrera 鈥揺n todo el mundo鈥� para cambiar la cara de la energ铆a global y posiblemente ayudar a alejar al planeta del borde de una cat谩strofe clim谩tica.

No siempre es un camino de rosas

La naturaleza de la configuraci贸n del ITER deber铆a significar que no hay necesidad de generar entusiasmo internacional acerca de la fusi贸n nuclear: 35 naciones ya est谩n involucradas emocionalmente (y financieramente).

Lamentablemente, si bien el ITER es una enorme colaboraci贸n global, su configuraci贸n igualitaria puede haber obstaculizado en ocasiones su progreso.

Los controles y equilibrios, por ejemplo, toman tiempo tanto en su implementaci贸n como en su ratificaci贸n, especialmente cuando se fabrican componentes de precisi贸n en tantos pa铆ses diferentes.

Los desaf铆os del proceso de construcci贸n quedaron un tanto expuestos durante la pandemia de Covid, cuando se volvi贸 exponencialmente m谩s dif铆cil enviar cient铆ficos e ingenieros a todo el mundo para realizar controles de calidad.

A finales de 2022, se anunci贸 que se hab铆an detectado defectos en los escudos t茅rmicos fabricados durante la pandemia de COVID-19. Estos escudos aislar谩n los imanes superconductores superfr铆os del plasma supercaliente dentro del tokamak.

La metrolog铆a interviene en cada paso del montaje de las m谩quinas del ITER, incluidos los trabajos de reparaci贸n que se est谩n llevando a cabo en los componentes cr铆ticos. El tama帽o de los segmentos del escudo t茅rmico, que miden unos 15 metros por 10 metros de superficie, es uno de los retos para los metr贸logos, que les obliga a tomar observaciones l谩ser desde m煤ltiples ubicaciones de los instrumentos. Foto: ITER

Se encontraron grietas en las tuber铆as t茅rmicas; grietas tan peque帽as que tuvieron que ser identificadas mediante tomograf铆a de rayos X, desarrollada en colaboraci贸n con ingenieros de investigaci贸n del CERN en Suiza.

Al final, hubo que sustituir unos 23 kil贸metros de tuber铆as. Los responsables del ITER advirtieron de que las consecuencias "no ser铆an insignificantes" y todav铆a se desconocen todas las consecuencias en t茅rminos de la entrega del ITER.

Construyendo el sol en la tierra

La buena noticia es que los desaf铆os y los reveses son, hasta cierto punto, uno de los beneficios del ITER como reactor experimental.

En aquel momento, el director general del ITER, Pietro Barabaschi, dijo: 鈥淟os conocimientos que estamos adquiriendo al manejar los componentes pioneros del ITER servir谩n a otros cuando lancen sus propios proyectos de fusi贸n鈥�.

Tambi茅n es justo decir que, cuando un proyecto implica la instalaci贸n de m谩s de un mill贸n de componentes, habr谩 uno o dos obst谩culos en el camino.

La responsable de comunicaci贸n del ITER, Sabina Griffith, tambi茅n ha tenido que explicar en numerosas ocasiones por qu茅 se est谩 tardando tanto en construir el reactor.

Ella dice: 鈥淓stos son componentes 煤nicos; nadie ha hecho esto antes.

鈥淩ealmente estamos jugando con las fuerzas de la madre naturaleza, por lo que tenemos que hacer todo con el mayor cuidado鈥�.

Adem谩s de la atenci贸n al detalle necesaria para garantizar el 茅xito del ITER, existen, por supuesto, los problemas log铆sticos que conlleva cualquier proyecto multinacional de este tipo.

Al ITER llegan constantemente componentes de todo el mundo, y Griffith describe un componente en particular que debe manipularse con el m谩ximo cuidado.

鈥淓l solenoide central, que es el gran im谩n que est谩 en el centro de la m谩quina, estar谩 formado por seis m贸dulos; tres ya est谩n aqu铆 y faltan tres m谩s鈥�, explica.

驴Quieres ver m谩s informaci贸n sobre construcci贸n?

鈥淓l superconductor viene de Jap贸n; se enviar谩 a San Diego, a General Atomics, y ellos lo convertir谩n en el im谩n鈥�.

Griffith concluye: 鈥淓ste ser谩 el im谩n m谩s potente que la humanidad haya construido jam谩s. Con una fuerza [de campo magn茅tico] de m谩s de 12 Tesla.

鈥淭iene la energ铆a almacenada para levantar dos portaaviones鈥� Debe atornillarse con mucho cuidado鈥�.

Para el o铆do inexperto, esto podr铆a parecer un eufemismo.

Precisi贸n de siguiente nivel

Uno de los ingenieros que ser谩 responsable de supervisar gran parte del proceso de ensamblaje del ITER es Laure Navarro.

Desde que se uni贸 al proyecto, unos 3 meses antes de que comenzaran a implementarse los confinamientos por Covid en toda Europa, dice que la curva de aprendizaje de la construcci贸n ha sido pronunciada, por decir lo menos.

鈥淎 veces tenemos tolerancias de menos de 1 cm para colocar un componente enorme鈥�, afirma. 鈥淪on cosas que requieren metrolog铆a y en el ITER contamos con muchos expertos en metrolog铆a.

鈥淧or tanto, el posicionamiento de las cosas en el espacio es muy preciso y se requiere mucha tecnolog铆a para integrar todo鈥�.

Como afirm贸 Griffith, en la construcci贸n del ITER hay muchos componentes nunca vistos hasta ahora. Muchos de ellos plantear谩n desaf铆os 煤nicos de elevaci贸n y maniobra, no solo por su gran tama帽o y peso, sino por sus centros de gravedad poco ortodoxos.

Navarro dice: 鈥淓l elemento individual m谩s grande que pusimos en el tokamak fue un elevador en 2020鈥� eran 1250 toneladas, en una sola pieza.

鈥淓n la nave de montaje contamos con enormes gr煤as puente de 1500 toneladas. Son las que levantan y desplazan los componentes m谩s grandes.

鈥淎prendimos mucho la primera vez que usamos la gr煤a con un componente real鈥� sobre sus capacidades, en t茅rminos de precisi贸n y velocidad y qu茅 esperar como duraci贸n est谩ndar para una elevaci贸n.

鈥淓se primer levantamiento dur贸 en realidad 20 horas en total, por lo que nos ayud贸 mucho a comprender c贸mo reacciona la gr煤a.

Herramientas para el trabajo

鈥淓n el elevador del m贸dulo sectorial, que no era tan pesado pero s铆 cr铆tico, tambi茅n fue muy interesante, porque tienes dos centros de gravedad [en el componente], por lo que necesitas poder monitorear los espacios entre las dos carcasas e integrarlos.

鈥淪eguro que cada vez que aprendes.鈥�

Navarro a帽ade: 鈥淣osotros y los contratistas hemos desarrollado herramientas dise帽adas espec铆ficamente para la construcci贸n del ITER. De hecho, tenemos m谩s herramientas dise帽adas espec铆ficamente para el prop贸sito que las herramientas habituales para el montaje del tokamak鈥�.

Navarro describe la m谩quina como 鈥渦n Lego gigante鈥� y resta importancia a los desaf铆os de ingenier铆a que supone mover componentes enormes a posiciones con una precisi贸n cr铆tica.

鈥淒isponemos de multitud de herramientas de movilizaci贸n en 3D que nos muestran c贸mo debemos montarlo鈥�, afirma.

鈥淯tilizamos esc谩neres l谩ser que ayudan a posicionar los objetivos y tenemos sensores para medir los espacios鈥�.

Pero a帽ade que 鈥渆s bueno tener un v铆deo 3D colorido, pero cuando ves los componentes en la realidad y tienes que moverlos, es otra cosa鈥�.

鈥淎 veces, lo que funciona es la experiencia pr谩ctica y pragm谩tica; a veces, basta con tener una l铆nea vertical con gravedad鈥�.

Es bueno saber que, incluso cuando los humanos intentan construir un nuevo sol, hay espacio para una plomada.

Tenemos que esperar que no haya m谩s obst谩culos importantes en el camino del ITER y que demuestre la eficacia de la ciencia de la fusi贸n para generar energ铆a.

Ser谩 el primer reactor que produzca m谩s calor del que consume y podr铆a abrir el camino hacia una energ铆a limpia y segura durante miles, si no millones de a帽os.

El ITER en la Cumbre de 罢别肠苍辞濒辞驳铆补 de la 颁辞苍蝉迟谤耻肠肠颈贸苍 2024

La ingeniera nuclear Laure Navarro. Foto: ITER

Laure Navarro, la ingeniera nuclear citada en este art铆culo, hablar谩 en la Cumbre de 罢别肠苍辞濒辞驳铆补 de la 颁辞苍蝉迟谤耻肠肠颈贸苍, que se celebrar谩 en Austin, Texas, el 19 de marzo.

Ofrecer谩 puntos de vista sobre la ciencia que se lleva a cabo en ITER, as铆 como sobre la tecnolog铆a de construcci贸n de vanguardia que se utiliza para instalar m谩s de un mill贸n de componentes en las instalaciones.

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