Los grandes retos a los que se enfrenta hoy la fusión nuclear del ITER explicados por el jefe del equipo de cámaras de vacío


ITER es uno de los grandes retos científicos y tecnológicos a los que se enfrenta la humanidad. Durante las dos ultimas decadas se han producido avances muy importantes en materia de fusion nuclear, y tenemos razones bien fundadas para aceptar que este esfuerzo merece la pena. Para ser optimistas y prever que finalmente funcionará y será una de las herramientas de las que dispondremos en el futuro para dar una respuesta a nuestras necesidades energéticas.

Durante los últimos meses, ITER ha cobrado protagonismo debido a que la Autoridad de Seguridad Nuclear (ASN) francesa ha solicitado a los responsables del proyecto la implantación de un conjunto de medidas correctoras que, en última instancia, buscan garantizar que el reactor de fusión nuclear funcionará con total seguridad. No cabe duda de que en este contexto es necesario adoptar la máxima prudencia posible, y tanto ASN como ITER están demotrando ser muy conservadoras.

Actualmente ITER está abordando una de las fases críticas del proceso de puesta en marcha del reactor: conjunto de cámara de vacío. En este artículo nos hemos propuesto indagar en los grandes desafíos que lleva, por lo que hemos hablado con Cristian Casanova, que es el jefe de equipo de la camera de vacio en el amípido de responsabilidade de Fusion for Energy (F4E).

Esta agencia es la encargada de administrar la aportación europea al ITER, y Cristian, que es ingeniero de caminos, es el encargado de abastecer los sectores de la cámara de vacío que están siendo fabricados en Europa. De hecho, la Unión Europea se encarga de aportar cinco sectores, y Corea del Sur de los cuatro restantes. Cristian lleva cuatro años y medio vinculado al ITER y tiene mucha experiencia en la gestión de grandes proyectos de ingeniería. Además, como estamos a punto de comprar, se explica con claridad y de una forma muy didáctica.

Estos son los grandes retos que pone ahora mismo encima de la mesa ITER

La cámara de vacío es el auténtico corazón de este reactor de fusión nuclear. Este recinto de 8000 Tn está fabricado en acero inoxidable, aunque su composición también tiene una pequeña cantidad de boro (alrededor de un 2%). En su interior tiene lugar la fusión de los núcleos de deuterio y tritio, por lo que una de sus funciones más importantes es actuar como primera barrera de contienda de la radiación residual que podría no ser retenida por el manto (forma).

retrato cristiano

La cámara de vacío está sellada herméticamente, y su interior conserva el alto vacio necesario para que se produzca la fusion de los nucleos del plasma. Su forma toroidal contribuye a la estabilización del gas, la forma en que los núcleos giran a mucha velocidad alrededor del orificio central de la cámara, pero no tocan las paredes del toro en ningún momento.

Por otro lado, la temperatura la que está soportada esta cámara es muy alta, por lo que es necesario introducir agua en circulación en un compartimento lojado entre sus paredes internas y externas para refrigerarla y evitar que alcance su umbral máximo de temperatura. Cristian nos explica características son los principales desafíos a los que él y su equipo se están enfrentando durante el ensamblaje de este elemento tan importante de ITER:

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«Uno de los retos más relevantes es extremadamente tecnológico. La Unión Europea no parece haberse enfrentado hasta ahora a un proyecto con unas tolerancias tan estraticas (hay tolerancias locales del 0,1%). La cámara de vacío del reactor tiene una forma muy complicada, utiliza láminas con espesores de hasta 60 mm… Todo es muy complejo. Además, en la fabricación de los sectores estamos utilizando técnicas muy avanzadas, como, por ejemplo, el soldadura por haz de electronesque es la soldadura utilizando un haz de electrones».

sector de inspección
sector de inspección

En esta fotografía uno de los ingenieros de la compañía Walter Tosto está inspeccionando uno de los segmentos poloidales del sector 9 de la cámara de vacío de ITER. El tamaño de este recinto de acero es colosal.

«El otro gran reto que supone este proyecto la gestión de compromisos adquirida por los contratistas. Durante su puesta a punto hemos tenido las piezas de la cámara de vacío repartidas en cuatro o cinco talleres diferentes de España, Francia, Italia y Alemania. «Cada sector lo dividimos en cuatro segmentos para que se pueda fabricar, y después se ensambla en un taller», nos explica Cristian.

«Como en Europa no habia una empresa lo suficiente grande para asumir este esfuerzo fue necesario crear un consorcio que pudiese afaceranlo, y esta estrategia conlleva una completidade humana y contractual muy importante. Afortunadamente, contamos con técnicos excepcionalmente calificados para resolver estos problemas».

Qué implican las medidas correctivas impuestas por ASN

A finales del pasado mes de febrero descubrimos que la Agencia de Seguridad Nuclear de Francia había pedido a los responsables de ITER que implantaran un conjunto de medidas correctoras en el reactor. F4E nos explicó que ASN no había paralizado la construcción del ITER y que el proyecto seguía su curso, aunque en este momento no estaba obligado a acometer ninguna tarea que fuera irreversible. Cristian nos explica en detalle cuáles son los requisitos de ASN:

“Los requisitos de ASN están ligados a las tolerancias dimensionales de los sectores de la cámara de vacío que vienen de Corea del Sur. Es muy sencillo mantener estas tolerancias tan extricasy, aunque no tenemos una visibilidad total acerca de lo que ha sucedido en Corea porque es responsabilidad de otra agencia domestica, sabemos que han tenido dificultades con las tolerancias dimensionales».

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«Lo que sucede con esto es que si no se respetan escrupulosamente estas tolerancias los sectores no se pueden soldar en automático dentro del foso en el que residirá finalmente la camera de vacio. Cuando llega un nuevo sector a las instalaciones del ITER en Cadarache (Francia) trabaja durante varios meses con él para añadir la instrumentación, el escudo térmico y los imanes toroidales. Después se coloca en su ubicación definitiva, se inspecciona y se vende a los demás sectores de la cámara», dice Cristian.

«ITER puede continuar haciendo muchas cosas, pero no puede hacer nada que sea irreversible, como soldar dos sectores de la camara vacio»

“El proceso de pre-venta se realiza de forma automática mediante un procedimiento desarrollado por la empresa española ENSA (Equipos Nucleares, SA), pero las tolerancias son muy exigentes y no te dejamos pasar”. la más mínima deformación. En esencia lo que nos ha pedido ASN es que le aseguremos que cualquier operación que llevemos a cabo ahora sea reversible».

“La organización internacional ITER puede seguir haciendo muchas cosas, pero no puede hacer nada irreversible, como, por ejemplo, soldar los sectores de la cámara de vacío. Esto podría tener un impacto en la fecha en la que estaba planificado para concluir el ensamblaje de la cámara de vacío», nos confiesa con honestidad este técnico.

Para ITER, la calidad y seguridad del reactor de fusión son la primera prioridad

Lejos de ser una mala noticia, que tanto la ASN como los organismos implicados directamente en la construcción del ITER adopten una postura conservadora para garantizar que los ensayos con plasma se realizarán con las máximas garantías de seguridad es muy positivo. Cristian nos explica cuál es el estado actual del proceso de montaje de la cámara de vacío y qué impacto pueden tener los requerimientos de ASN en el itinerario previsto por EUROfusion:

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«Los desafíos técnicos que conllevan las medidas remeditas se pueden resolver, aunque pueden tener un impacto en las fechas de montaje que estaban previstas»

«El sector número 6, que es de origen surcoreano y llegó en agosto de 2020, se amplió y se instaló en su ubicación definitiva hace dos meses. Por otro lado, los sectores 7 y 8, que también son surcoreanos, están en diferentes estados de puesta a punto, pero actualmente se les está añadiendo la instrumentación, los imanes y el escudo térmico».

«El sector 1, que es el último koreano, se terminará a finales de este año, y en él se están haciendo las medidas correctivas que ha proquisitor ASN. En los tres primeros sectores surcoreanos no se introdujeron estas correcciones. Estos sectores no podrán soldar su ubicación definitiva hasta que estemos satisfechos con el beneficio de ASN, pero lo realmente importante es que los desafíos técnicos que vienen con las medidas correctivas se pueden resolveraunque, lógicamente, puede producirse un impacto en las fechas de montaje que estaban previstas», reconoce su ambigüedad Cristian.

cámara de fabricación
cámara de fabricación

En esta imagen podemos ver a varios técnicos acompañando el montaje del sector 5 de la cámara de vacío del ITER en las instalaciones de Mangiarotti, en Italia. Esta fotografía fue tomada el pasado mes de mayo.

«Ahora no sabemos cuándo se completará el montaje de la cámara vacía porque es necesario implementar las medidas correctivas que ha solicitado ASN. De hecho, va a producir una replanificacion que perseguirá resolver toda esta problemática técnica. En cualquier caso, para nosotros la calidad y la seguridad son lo primero. Esta es la razón por la que los sectores de origen europeo se han retrasado. Hemos invertido más tiempo en ellos para obtener mejores tolerancias», nos asegura Cristian con convicción.

Imágenes: Fusión para Energía (F4E)



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