Dieciocho años después de que 27 países acordaran llevar a cabo el ambicioso proyecto de energía de fusión ITER, se ha completado una nueva y trascendental fase de su construcción con la entrega de sus gigantescas bobinas de campo toroidal en la localidad francesa de Cadarache.
Diecinueve bobinas de campo toroidales gigantes se han entregado en el sur de Francia. Son componentes clave en el ITER, el megaproyecto experimental de fusión que utilizará el confinamiento magnético para imitar el proceso que alimenta al Sol y las estrellas y da luz y calor a la Tierra. Una fuente inagotable de energía segura, limpia y barata.
El ITER es fruto de la entusiasta colaboración de más de 30 países socios: la Unión Europea, China, India, Japón, Corea, Rusia y Estados Unidos. La mayor parte de su financiación se realiza en forma de componentes que aportan los socios.
Este acuerdo impulsa a empresas como Mitsubishi Heavy Industries, ASG Superconductors, Toshiba Energy Systems, SIMIC, CNIM y muchas más a ampliar su experiencia en las tecnologías de vanguardia necesarias para la fusión.
En este inicial capítulo explicativo del megaproyecto, subrayar que ITER será el tokamak más grande del mundo, con un volumen de plasma 10 veces mayor que el más grande que opera actualmente.
La palabra tokamak es el acrónimo, en ruso, de cámara toroide con espirales magnéticas y se diseñó para investigar la fusión nuclear controlada.
Tokamak del ITER
Las bobinas de campo toroidales en forma de D se colocarán alrededor del recipiente de vacío del ITER, una cámara con forma de rosquilla. Dentro del recipiente, los núcleos atómicos ligeros se fusionarán para formar otros más pesados, liberando una enorme energía de la reacción de fusión.
El combustible para esta reacción son dos formas de hidrógeno, deuterio y tritio (DT) y se inyectará en forma de gas en el tokamak. Al hacer pasar una corriente eléctrica a través del gas, se convierte en un plasma ionizado, el cuarto estado de la materia, una nube de núcleos y electrones.
El plasma se calentará a 150 millones de grados, 10 veces más que el núcleo del Sol. A esta temperatura, la velocidad de los núcleos atómicos ligeros es lo suficientemente alta como para que colisionen y se fusionen. Para dar forma, confinar y controlar este plasma extremadamente caliente, el tokamak debe generar una jaula magnética invisible, que se ajuste con precisión a la forma del recipiente de vacío de metal.
ITER utiliza niobio-estaño y niobio-titanio como material para sus bobinas gigantes. Cuando se les aplica electricidad, las bobinas se convierten en electroimanes. Cuando se enfrían con helio líquido a -269 grados Celsius (4 Kelvin), se vuelven superconductores.
Para crear los campos magnéticos precisos que se requieren, el ITER emplea tres conjuntos diferentes de imanes. Los 18 imanes de campo toroidal en forma de D confinan el plasma dentro del recipiente. Los imanes de campo poloidal, un conjunto apilado de seis anillos que rodean el tokamak horizontalmente, controlan la posición y la forma del plasma.
Bobinas de 360 toneladas
En el centro del tokamak, el solenoide central cilíndrico utiliza un pulso de energía para generar una potente corriente en el plasma. Con 15 millones de amperios, la corriente de plasma del ITER será mucho más potente que cualquier otra posible en los tokamaks actuales o anteriores.
Diez bobinas se fabricaron en Europa, bajo los auspicios de la Agencia Europea de Energía Interior del ITER, Fusion for Energy (F4E). Ocho bobinas, más una de repuesto, se fabricaron en Japón, bajo la gestión de ITER Japón, parte de los Institutos Nacionales de Ciencia y Tecnología Cuántica (QST).
Cada bobina terminada mide 17 metros de altura y 9 metros de ancho, con un peso alrededor de 360 toneladas. Las bobinas de campo toroidal funcionarán juntas, como un solo imán, sin duda el más poderoso jamás creado.
Generarán una energía magnética total de 41 gigajulios. El campo magnético del ITER será aproximadamente 250.000 veces más fuerte que el de la Tierra.
Llegados a este punto, una sugerencia. Conviene leer, al menos, dos veces los datos para darnos cuenta realmente de lo que se quiere conseguir con este megaproyecto multinacional: la planta del ITER producirá alrededor de 500 megavatios de energía térmica.
Los expertos hacen hincapié en que si funcionara de forma continua y estuviera conectada a la red eléctrica, se traduciría en unos 200 megavatios de energía eléctrica, suficiente para satisfacer las necesidades de unos 200.000 hogares.
Así funciona la fusión en ITER
- Se inyecta una pequeña cantidad de gas deuterio y tritio (hidrógeno) en una gran cámara de vacío con forma de rosquilla (tokamak).
- El hidrógeno se calienta hasta que se convierte en un plasma ionizado que parece una nube.
- Unos imanes superconductores gigantes, integrados en el tokamak, confinan y dan forma al plasma ionizado, manteniéndolo alejado de las paredes metálicas.
- Cuando el plasma de hidrógeno alcanza los 150 millones de grados Celsius (10 veces más caliente que el núcleo del Sol), se produce la fusión.
- En la reacción de fusión, una pequeña cantidad de masa se convierte en una enorme cantidad de energía (E=mc2) .
- Los neutrones de ultra alta energía, producidos por la fusión, escapan del campo magnético y golpean las paredes metálicas de la cámara tokamak, transmitiendo su energía a las paredes en forma de calor.
- Algunos neutrones reaccionan con el litio en las paredes metálicas, creando más combustible de tritio para la fusión.
- El agua que circula por las paredes del tokamak recibe el calor y se convierte en vapor. En un reactor comercial, este vapor impulsará turbinas para producir electricidad.
Se han construido cientos de tokamaks, pero ITER es el primero diseñado para lograr un plasma ardiente o en gran medida autocalentado.
