EL SOL ARTIFICIAL "CHINO"

 CHINA: Un REACTOR que imita al SOL, funciona con agua de mar y NO GENERA RESIDUOS

China busca generar energía nuclear limpia y con ese objetivo ha construido un 'sol artificial', un reactor de fusión que ya calienta más que el propio Sol. 

China ha realizado la primera prueba de su reactor de fusión nuclear, denominado "Sol artificial" porque imita el proceso de generación de energía del Sol. La fusión nuclear es una tecnología prometedora que puede producir enormes cantidades de energía limpia generando muy pocos residuos.

El Sol de nuestra galaxia produce energía mediante una reacción de fusión nuclear. En su interior, los átomos de hidrógeno colisionan entre sí, se fusionan a altísimas temperaturas -del orden de 15 millones de grados centígrados- y están sometidos a enormes presiones gravitatorias. Cada segundo se fusionan 600 millones de toneladas de hidrógeno formando helio. Durante este proceso, parte de la masa de los átomos de hidrógeno se convierte en energía.

Fusión nuclear vs fisión nuclear

La fusión es una tecnología nuclear que puede producir niveles muy elevados de energía sin generar grandes cantidades de residuos nucleares, y los científicos llevan décadas intentando perfeccionarla. En la actualidad, la energía nuclear se obtiene mediante fisión, el proceso contrario a la fusión (la energía se produce al dividir el núcleo de un átomo pesado en dos o más núcleos de átomos más ligeros). La fisión es más fácil de conseguir, pero genera residuos.

La fusión es una tecnología nuclear que puede producir niveles muy elevados de energía sin generar grandes cantidades de residuos nucleares

HL-2M, el “sol artificial”

Recientemente, China realizó una prueba exitosa de su “sol artificial”, un reactor de fusión nuclear que podría generar energía durante muchos años si se consigue hacer más sostenible. La fusión es un proceso muy caro, pero las pruebas que está realizando China pueden ayudar a los investigadores a buscar maneras de reducir los gastos.

La fusión es un proceso muy caro, pero las pruebas que está realizando China pueden ayudar a los investigadores a buscar maneras de reducir los gastos.

El “sol artificial” de China se conoce como HL-2M, un reactor de fusión de tipo tokamak ubicado en el Southwestern Institute of Physics (SWIP) en Chengdu, China. El reactor genera energía aplicando potentes campos magnéticos al hidrógeno hasta comprimirlo lo suficiente para formar plasma, que puede alcanzar temperaturas de más de 150 millones de grados Celsius, 10 veces más que el núcleo del Sol, y generar enormes cantidades de energía al fusionarse los átomos. El plasma se contiene mediante imanes y tecnología de súper enfriamiento.

HL-2M puede alcanzar temperaturas de más de 150 millones de grados Celsius, 10 veces más que el núcleo del Sol

¿Qué es el ITER?

El crecimiento en el consumo energético ha motivado la necesidad de buscar nuevas opciones energéticas para alimentar todo el consumo que inevitablemente se va a necesitar. La fusión, que todavía no existe a nivel industrial, se lleva investigando desde hace años para su desarrollo.

La utilización de la energía generada en la fusión nuclear de átomos ligeros en otros más pesados viene siendo objeto, desde los años 50, de un importante esfuerzo de investigación y desarrollo, debido a la ventaja que presenta la gran cantidad de energía liberada en dicho proceso y la abundancia de deuterio, un isótopo de hidrógeno apto para la fusión.

En 1990 se decidió continuar el programa de fusión con una instalación mayor en la que, además del reactor, se probasen sus sistemas auxiliares sin generar aún electricidad

International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER)

Dentro de los programas internacionales mediante el sistema por confinamiento magnético, la construcción por la Unión Europea del “Joint European Torus” (JET) en el Reino Unido y los experimentos que en él se llevaron a cabo desde 1983 a 1991 permitieron demostrar la posibilidad de mantener el proceso de fusión en el plasma.

Dados los buenos resultados del JET, en 1990 se decidió continuar el programa de fusión con una instalación mayor en la que, además del reactor, se probasen sus sistemas auxiliares sin generar aún electricidad. A este fin, se creó el proyecto del reactor experimental de fusión ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), en el que participan siete socios (Unión Europea, India, Japón, Rusia, Estados Unidos, Corea del Sur y China). La construcción se está realizando en Cadarache, al sur de Francia, mientras que España (Barcelona) alberga la Agencia Europea de Fusión.

El objetivo del ITER es determinar la viabilidad tecnológica y económica de la fusión nuclear por confinamiento magnético para la generación eléctrica, como fase previa a la construcción de una instalación de demostración comercial.

Europa ha sido líder en la investigación sobre la fusión nuclear durante 50 años. Todos los aspectos relacionados con la investigación sobre fusión en Europa se coordinan a través de la Comisión Europea. La financiación proviene del Programa Marco de Investigación de EURATOM y de los fondos nacionales de los Estados miembros y de Suiza.

Una de las ventajas que tiene la fusión es su gran potencia específica, la gran capacidad que tiene de generar energía. El problema es que para que esta reacción sea eficiente hay que conseguir temperaturas de 100-200 millones de grados.

El ITER pretende mostrar que es posible tecnológicamente utilizar la fusión nuclear como fuente de energía

ITER y Cadarache

A finales del año 2004, se tomó una decisión en cuanto al emplazamiento definitivo del proyecto, entre las candidaturas de Cadarache al sur de Francia y de Rokkasho-Mura en Japón, eligiéndose el emplazamiento francés. Vandellós también optó para acoger este proyecto.

El ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor, contaba con un presupuesto inicial de 5.000 millones de euros de inversión, que podría llegar a triplicarse. La duración estimada de construcción es de diez años y se espera que se mantenga en operación durante 20 años. Si se cumplen las previsiones, el primer plasma en el ITER se producirá en 2016.

El ITER, que se puede considerar el mayor proyecto científico de investigación energética del mundo, pretende mostrar que es posible tecnológicamente utilizar la fusión nuclear como fuente de energía, del mismo modo que se genera en el sol o en las estrellas. Por el momento, es una máquina de investigación, una máquina experimental.

España realiza un importante esfuerzo en el área de las tecnologías de reactor: materiales especiales, sistemas de manipulación remota y sistemas de metal líquido

ITER y España

Desde 2007, Barcelona acoge la sede de la Agencia Europea de Fusión (Fusion for Energy, F4E) donde se coordina todo el esfuerzo europeo en fusión para el ITER y ya ha rebasado las 180 personas, ingenieros, científicos y administrativos, en su dotación. Esta agencia gestionará el presupuesto de inversiones para el ITER, contará con cerca de 300 personas y con un presupuesto de funcionamiento propio de aproximadamente 30 millones de euros a lo largo de 35 años, ya que sus objetivos van más allá del ITER y alcanzan el desarrollo de los “reactores de demostración”.

España participa en el ITER a través de la Unión Europea y, aparte de acoger a la agencia F4E, mantiene un activo programa de I+D, coordinado por CIEMAT a través del Laboratorio Nacional de Fusión (http://www.fusion.ciemat.es/inicio/) en el área de la energía de fusión nuclear. Las principales contribuciones se sitúan en los campos de la física del confinamiento magnético, los sistemas de diagnóstico, control de la inyección de energía y regeneración del tritio. Así mismo, nuestro país realiza un importante esfuerzo en el área de las tecnologías de reactor: materiales especiales, sistemas de manipulación remota y sistemas de metal líquido.

Últimas noticias sobre el proyecto ITER

En 2012, obtuvo la licencia por las autoridades francesas para construir el proyecto de fusión ITER, y se asignaron las principales partes de la construcción. En 2013, se iniciarán las construcciones correspondientes y en 2014, comenzarán los envíos a Cadarache de los componentes pesados y las actuaciones de los participantes en la construcción.

Los suministros de los componentes se reparten entre los siete países participantes del ITER, con el 90% en forma de contribuciones en especie y el 10% restante mediante compras de un fondo común controlado por la organización del ITER.

En 2012 se otorgaron contratos para el emplazamiento, el criostato, la soldadura de la vasija, la fábrica de helio líquido y la gestión de la logística de los transportes a Cadarache. La Agencia para los suministros europeos F4E ha cancelado el concurso para el suministro de las bobinas poloidales, que se dividirá ahora en contratos más pequeños. En Japón se está desarrollando el divertor, encargado de limpiar el plasma de las "cenizas" de la fusión.

El sistema ITER comprende la instalación principal, el Tokamak, y varias instalaciones externas que incluyen sistemas de vacío, criogénicos, de manipulación remota, suministro de energía, celdas calientes, plantas de tritio y otros. Los principales componentes del Tokamak son los imanes, la vasija de vacío, que pesa 5.000 toneladas, el criostato, el divertor, el revestimiento de primera pared y un complejo sistema de diagnóstico con más de 50 sistemas individuales de medida. Se instalarán 18 bobinas toroidales superconductoras y 6 poloidales. Seis países, con excepción de India, han fabricado 350 toneladas de Nb3Sn para los conductores. También se han producido en Europa, China y Rusia, 65 toneladas de conductores de NbTi para las bobinas poloidales.

Europa y Corea del Sur fabricarán los sectores en forma de D de la vasija de vacío, con un total de 5.000 toneladas, India proporcionará las placas de blindaje atornilladas en el interior y Rusia y Corea los 44 "puertos" que se soldarán a los sectores. La empresa española Equipos Nucleares se encargará del desarrollo y ejecución de la soldadura de sectores y puertos.

Están en desarrollo y preparación las secciones prototipo de la "primera pared" de berilio, que protegerá interiomente la vasija de vacío del contacto con el plasma, así como el divertor de wolframio.

Por su parte, el criostato del ITER, con 3.800 toneladas de acero (29,3 m x 8,5 m), será la mayor estructura de alto vacío y acero inoxidable del mundo y se fabricará en India.

Los medios de aportación de los 50 MW de energía primaria necesaria para llevar al plasma a la temperatura necesaria para la fusión se ensayarán en una instalación construida por Italia en Padua. En noviembre de 2012, F4E otorgó tres importantes contratos para el suministro de elementos de estos sistemas. El primer sistema de suministro de energía a alta tensión se prevé que llegue a Cadarache a finales de 2015. El edificio del Tokamak, de siete pisos, será uno de los once edificios que compondrán el complejo del ITER.

Primer plasma

El reactor experimental de fusión HL-2M consiguió generar su primer plasma el 4 de diciembre de 2020. Se trata de un importante logro científico que forma parte del esfuerzo global para desarrollar formas de energía nuclear más seguras y limpias. También se espera que HL-2M refuerce la investigación y desarrollo de tecnologías clave en física de plasma en China.

El proyecto HL-2M fue aprobado por la autoridad nuclear de energía atómica de China, China National Nuclear Corporation (CNNC). SWIP, que forma parte de CNNC, lo diseñó y construyó.

HL-2M en ITER

China forma parte del proyecto del Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER). HL-2M aportará apoyo técnico clave para este proyecto -que construye su propio reactor tokamak- en áreas de investigación como la inestabilidad del flujo y los fenómenos de plasma magnético de temperaturas ultra elevadas.

China forma parte del proyecto del Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER)

El objetivo del ITER es determinar la viabilidad tecnológica y económica de la fusión nuclear por confinamiento magnético como fuente de energía a gran escala y sin emisiones de CO2, aunque todavía sin producir electricidad. Será la primera instalación de fusión capaz de producir energía neta y mantener el proceso de fusión durante largos periodos de tiempo, así como de probar los materiales y tecnología necesarios, representando una fase previa a la construcción de una instalación de demostración comercial. Se espera su entrada en operación en el año 2025.

Se está construyendo en Cadarache (sur de Francia) y es una colaboración de 35 países integrados en los siete miembros principales: China, Unión Europea, India, Japón, Corea del Sur, Rusia y Estados Unidos. España participa a través de la Unión Europea.

 

FUENTE: Nei Magazine, ITER, Global News, monografía Foro Nuclear "Fusión nuclear, una energía de futuro"

EDICIÓN: Erika Rojas Portilla