¿Qué es el ITER?

El ITER (“El Camino” en latín) es uno de los proyectos energéticos más ambiciosos del mundo actual.

En el sur de Francia, 35 naciones* colaboran para construir el mayor tokamak del mundo, un dispositivo de fusión magnética diseñado para demostrar la viabilidad de la fusión como fuente de energía a gran escala y sin emisiones de carbono, basada en el mismo principio que impulsa nuestro Sol y las estrellas. Los miembros del ITER – China, la Unión Europea, India, Japón, Corea, Rusia y Estados Unidos – están colaborando desde hace 35 años para construir y explotar el dispositivo experimental del ITER y, juntos, llevar la fusión hasta el punto de poder diseñar un reactor de fusión de demostración.

El ITER será el primer dispositivo de fusión que produzca energía neta. ITER será el primer dispositivo de fusión que mantendrá la fusión durante largos periodos de tiempo. Y el ITER será el primer dispositivo de fusión que probará las tecnologías integradas, los materiales y los regímenes físicos necesarios para la producción comercial de electricidad basada en la fusión.

¿QUÉ HARÁ EL ITER?

1) Producir 500 MW de potencia de fusión
El récord mundial de potencia de fusión lo tiene el tokamak europeo JET. En 1997, el JET produjo 16 MW de potencia de fusión a partir de una potencia de calentamiento total de 24 MW (Q=0,67). El ITER está diseñado para producir un rendimiento energético diez veces mayor (Q=10), es decir, 500 MW de potencia de fusión a partir de 50 MW de potencia calorífica de entrada. El ITER no captará la energía que produzca como electricidad, pero, al ser el primero de todos los experimentos de fusión de la historia en producir una ganancia neta de energía, preparará el camino para la máquina que pueda hacerlo.

2) Conseguir un plasma de deuterio-tritio en el que la reacción se mantenga por calentamiento interno
En la actualidad, la investigación sobre la fusión se encuentra en el umbral de la exploración de un “plasma ardiente”, es decir, uno en el que el calor de la reacción de fusión queda confinado dentro del plasma con la suficiente eficacia como para que la reacción se mantenga durante mucho tiempo. Los científicos confían en que los plasmas del ITER no sólo producirán mucha más energía de fusión, sino que permanecerán estables durante más tiempo.

3) Probar la cría de tritio
Una de las misiones para las últimas fases de funcionamiento del ITER es demostrar la viabilidad de la producción de tritio dentro de la vasija de vacío. El suministro mundial de tritio (utilizado con el deuterio para alimentar la reacción de fusión) no es suficiente para cubrir las necesidades de las futuras centrales eléctricas. El ITER ofrecerá una oportunidad única para probar simulacros de mantas de reproducción de tritio dentro de la vasija en un entorno de fusión real.

¿QUÉ ES LA FUSIÓN?

La fusión es la fuente de energía del Sol y las estrellas. En el tremendo calor y gravedad del núcleo de estos cuerpos estelares, los núcleos de hidrógeno colisionan, se fusionan en átomos de helio más pesados y liberan enormes cantidades de energía en el proceso.

La ciencia de la fusión del siglo XX identificó que la reacción de fusión más eficaz en el laboratorio es la reacción entre dos isótopos de hidrógeno, el deuterio (D) y el tritio (T). La reacción de fusión DT produce la mayor ganancia de energía a las temperaturas más “bajas”.

Para lograr la fusión en un laboratorio deben cumplirse tres condiciones: una temperatura muy elevada (del orden de 150.000.000° Celsius); una densidad de partículas de plasma suficiente (para aumentar la probabilidad de que se produzcan colisiones); y un tiempo de confinamiento suficiente (para mantener el plasma, que tiene propensión a expandirse, dentro de un volumen definido).

A temperaturas extremas, los electrones se separan de los núcleos y el gas se convierte en un plasma, a menudo denominado cuarto estado de la materia. Los plasmas de fusión proporcionan el entorno en el que los elementos ligeros pueden fusionarse y producir energía.

En un dispositivo tokamak, se utilizan potentes campos magnéticos para confinar y controlar el plasma.

¿QUÉ ES UN TOKAMAK?

 Visualización por cortesía de Jamison Daniel, Oak Ridge Leadership Computing Facility

En la actualidad, las centrales eléctricas dependen de los combustibles fósiles, de la fisión nuclear o de fuentes renovables como el viento o el agua. Sea cual sea la fuente de energía, las centrales generan electricidad convirtiendo la energía mecánica, como la rotación de una turbina, en energía eléctrica. En una central de vapor alimentada con carbón, la combustión del carbón convierte el agua en vapor y éste, a su vez, acciona los generadores de las turbinas para producir electricidad.

El tokamak es una máquina experimental diseñada para aprovechar la energía de la fusión. En el interior de un tokamak, la energía producida por la fusión de átomos se absorbe en forma de calor en las paredes de la vasija. Al igual que una central eléctrica convencional, una central de fusión utilizará este calor para producir vapor y luego electricidad mediante turbinas y generadores.

El corazón de un tokamak es su cámara de vacío en forma de rosquilla. En su interior, bajo la influencia de un calor y una presión extremos, el combustible gaseoso de hidrógeno se convierte en un plasma, el mismo entorno en el que los átomos de hidrógeno pueden fusionarse y producir energía. Las partículas cargadas del plasma pueden ser moldeadas y controladas por las enormes bobinas magnéticas colocadas alrededor del recipiente; los físicos utilizan esta importante propiedad para confinar el plasma caliente lejos de las paredes del recipiente. El término “tokamak” proviene de un acrónimo ruso que significa “cámara toroidal con bobinas magnéticas”.

Desarrollado por primera vez por la investigación soviética a finales de la década de 1960, el tokamak ha sido adoptado en todo el mundo como la configuración más prometedora del dispositivo de fusión magnética. El ITER será el mayor tokamak del mundo: tendrá el doble de tamaño que la mayor máquina actualmente en funcionamiento y un volumen de cámara de plasma diez veces mayor.

¿CUÁNDO COMENZARÁN LOS EXPERIMENTOS?

 El primer plasma del ITER está previsto para diciembre de 2025.

Esa será la primera vez que se encienda la máquina y el primer acto del programa operativo de varias décadas del ITER.
 

Cronología del ITER

Dic 2025                   Primer plasma

2025-2035                Puesta en marcha progresiva de la máquina

2035                          Comienza el funcionamiento del deuterio-tritio

Le invitamos a explorar el sitio web del ITER para obtener más información sobre la ciencia del ITER, la colaboración internacional del ITER y el proyecto de construcción a gran escala que está en marcha en Saint Paul-lez-Durance, al sur de Francia.