¿La Primera Planta De Fusión Nuclear Del Mundo Finalmente Está En Camino?

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El reactor experimental termonuclear internacional ha completado la mitad del trabajo necesario para su núcleo de plasma, dijeron los expertos.

La primera planta de fusión nuclear del mundo ha alcanzado el 50 por ciento de su finalización, anunció el miércoles el director general del proyecto (6 de diciembre).

Cuando esté en funcionamiento, la planta experimental de fusión, llamada Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER), hará circular plasma en su núcleo 10 veces más caliente que el Sol, rodeado de imanes tan fríos como el espacio interestelar.

Su objetivo? Para fusionar los átomos de hidrógeno y generar 10 veces más energía que la que tiene para la década de 2030.

En última instancia, ITER está destinado a demostrar que la potencia de fusión se puede generar a escala comercial y es sostenible, abundante, segura y limpia.

"Con ITER y la energía de fusión, tenemos la oportunidad de dejar un legado poderoso y positivo para las generaciones futuras, en lugar de la perspectiva energética actual", dijo Bernard Bigot, director general de ITER, a WordsSideKick.com. [Las 10 ideas ambientales más locas]

Diseño conceptual

La fusión nuclear, la misma reacción que ocurre en el corazón del sol, fusiona los núcleos atómicos para formar núcleos más pesados. La fusión nuclear ha sido un objetivo buscado durante mucho tiempo porque las reacciones de fusión generan mucha más energía que la quema de combustibles fósiles. Por ejemplo, una cantidad de átomos de hidrógeno del tamaño de una piña ofrece tanta energía como 10,000 toneladas de carbón, según una declaración del proyecto ITER.

A diferencia de las plantas de fisión nuclear actuales, que dividen los átomos grandes en otros más pequeños, una planta de fusión no generaría altos niveles de desechos radiactivos. Y a diferencia de las plantas de combustibles fósiles, la energía de fusión no genera el gas de efecto invernadero dióxido de carbono u otros contaminantes. [La realidad del cambio climático: 10 mitos reventados]

ITER pretende utilizar imanes superconductores para fusionar átomos de hidrógeno y producir enormes cantidades de calor. Las futuras plantas de fusión nuclear pueden utilizar este calor para impulsar turbinas y generar electricidad.

El reactor experimental no utilizará átomos de hidrógeno convencionales, cuyos núcleos constan cada uno de un protón. En su lugar, fusionará deuterio, cuyos núcleos poseen cada uno un protón y un neutrón, con tritio, cuyos núcleos tienen cada uno un protón y dos neutrones. El deuterio se extrae fácilmente del agua de mar, mientras que el tritio se generará dentro del reactor de fusión. El suministro de estos combustibles es abundante, suficiente para millones de años con el uso de energía global actual, según ITER.

Y a diferencia de los reactores de fisión, la fusión es muy segura: si las reacciones de fusión se interrumpen dentro de una planta de fusión, los reactores de fusión simplemente se apagarán de manera segura y sin necesidad de asistencia externa, señaló el proyecto ITER. En teoría, las plantas de fusión también usan solo unos pocos gramos de combustible a la vez, por lo que no hay posibilidad de un accidente de fusión.

Desafío sin precedentes, grandes retrasos.

Aunque la energía de fusión tiene muchos beneficios potenciales, ha demostrado ser extraordinariamente difícil de lograr en la Tierra. Los núcleos atómicos requieren enormes cantidades de calor y presión antes de fusionarse.

Para superar ese gran desafío, ITER pretende calentar el hidrógeno a unos 270 millones de grados Fahrenheit (150 millones de grados Celsius), 10 veces más caliente que el núcleo del sol. Este plasma de hidrógeno sobrecalentado se confinará y circulará dentro de un reactor en forma de rosquilla llamado tokamak, que está rodeado por imanes superconductores gigantes que controlan el plasma cargado eléctricamente. Para que los imanes superconductores funcionen, deben enfriarse a menos de 452 grados F (menos 269 grados C), tan frío como el espacio interestelar.

Las instalaciones industriales de todo el mundo están fabricando 10 millones de componentes para el reactor. El reactor es a menudo considerado como la pieza de ingeniería más complicada jamás construida. Por ejemplo, los imanes de más de 55 pies de altura (17 metros) se deben colocar juntos con un margen de error de menos de 0.04 pulgadas (1 milímetro).

"Muchas de las tecnologías involucradas están realmente a la vanguardia", dijo Bigot. "Estamos ampliando los límites en muchos campos: criogénicos, electromagnéticos, incluso el uso de dispositivos de herramientas gigantes. Por ejemplo, enfriar 10,000 toneladas de material magnético superconductor a menos 269 grados, no tiene precedentes en escala".

Una asociación científica de 35 países está construyendo ITER en el sur de Francia. Todos los miembros comparten la tecnología de ITER, y reciben igual acceso a la propiedad intelectual y las innovaciones que surgen del esfuerzo.

La idea de una asociación científica para construir una planta de fusión fue concebida por primera vez en la Cumbre de Ginebra de 1985 entre Ronald Reagan y Mikhail Gorbachev. El proyecto ITER comenzó en serio en 2007 y originalmente debía completarse en 10 años por $ 5.6 mil millones. Sin embargo, el proyecto tiene más de una década de retraso, y su costo estimado se ha disparado a alrededor de $ 22 mil millones.

"Cuando el proyecto ITER original fue establecido y acordado por los miembros, entendieron que el diseño estaba casi completo y listo para la construcción, y eso ni siquiera era preciso", dijo William Madia, vicepresidente de la Universidad de Stanford. quien lideró una revisión independiente de ITER en 2013.

Bigot se hizo cargo del problemático proyecto en 2015. "Seguramente se está progresando mejor", dijo Madia, ex directora de los laboratorios nacionales de Oak Ridge y Pacific Northwest, a WordsSideKick.com. "Soy un gran partidario y fanático de Bernard Bigot. Creo que ha hecho un buen trabajo.En dos o quizás tres años más, si continúa progresando, podemos ver cambios reales en la actitud con respecto al ITER ".

Plasma circulante

ITER está ahora a mitad de camino hacia su objetivo inicial de circulación de plasma.

"Definitivamente es un gran hito para nosotros", dijo Bigot.

Bigot dijo que ITER sigue programado para el primer plasma en 2025. "Cuando establecimos ese calendario en noviembre de 2015, tuvimos muchos escépticos", dijo Bigot. "Este programa no tiene 'flotación' ni contingencia, lo que significa que es el mejor programa técnicamente alcanzable. Esto significa que estamos trabajando constantemente para anticipar y mitigar los riesgos que podrían causar demoras o costos adicionales. No es fácil. Pero en los últimos dos años, hemos alcanzado todos los hitos y seguimos en el buen camino. También hemos aprendido mucho sobre el trabajo en equipo. Esto nos da confianza al enfrentarnos con el 50 por ciento restante ".

El objetivo final, por supuesto, no es solo la circulación de plasma, sino la fusión de deuterio y tritio para crear un plasma "en llamas" que genera significativamente más energía de la que entra. El tokamak ITER debería generar 500 megavatios de potencia, mientras que las plantas de fusión comerciales albergarían reactores más grandes para generar de 10 a 15 veces más potencia. Una planta de fusión de 2.000 megavatios suministraría electricidad a 2 millones de hogares, según un comunicado.. [Prueba: La ciencia de la electricidad]

"Optimistamente, obtendrán un plasma quemado en la década de 2030", dijo Madia.

Si el proyecto resulta exitoso, los científicos de ITER predicen que las plantas de fusión podrían comenzar a funcionar en línea a partir de 2040, con una planta de fusión de 2 gigavatios construida para durar 60 años o más, según el comunicado. Los costos de capital de la construcción de una planta de fusión nuclear deben ser similares a los de las plantas de fisión nuclear actuales: alrededor de $ 5 mil millones por gigavatio. Al mismo tiempo, las plantas de fusión nuclear solo usan deuterio y tritio, y así evitan "los costos de extracción y enriquecimiento de uranio, o los costos de cuidado y eliminación de desechos radioactivos", dijo Bigot.

Aunque la construcción de una planta de fusión nuclear cuesta más que la construcción de una planta de combustibles fósiles, "los costos de los combustibles fósiles son muy altos y los costos de los combustibles para la fusión son insignificantes, por lo que, a lo largo de la vida útil de la planta, esperamos un promedio", dijo Bigot.

Al mismo tiempo, los combustibles fósiles tienen costos distintos de los financieros. "El enorme costo de los combustibles fósiles está en los impactos ambientales, ya sea debido a la minería, la contaminación o la emisión de gases de efecto invernadero", dijo Bigot. "La fusión es libre de carbono".

Artículo original en WordsSideKick.com.


Suplemento De Vídeo: Londres aprueba la polémica construcción de una nueva planta nuclear.




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