IFMIF-DONES probará, validará y calificará todos aquellos materiales que serán utilizados en los reactores de fusión del futuro
El doctor Ibarra, director de IFMIF-DONES, las instalaciones científicas en las que más dinero ha invertido España en los últimos años: estudiará la energía de fusión. Roberto Lacalle. E.E.
Se trata de un programa millonario. La infraestructura científica más cara jamás financiada en España. 1.000 millones de euros sólo para su construcción en diferentes fases. En 2023 comenzaron las primeras obras; el 19 de mayo se colocó la primera piedra; el 12 de junio, hace una semana , se sacó la licitación por 174 millones de euros para crear el contenedor de once plantas en el que estará el acelerador, así como los otros 13 edificios aledaños que le darán soporte.
El doctor Ángel Ibarra durante la entrevista con EL ESPAÑOL en el edificio UGR-DONES. Roberto Lacalle. E.E.
IFMIF-DONES creará, para 2035, uno de los aceleradores de partículas más potentes del mundo. Su objetivo será estudiar y comprender mejor cómo se comportan los deuterones, el tritio, el litio y los neutrones en el interior del aparato y cómo estos últimos, los neutrones, interaccionan con materiales como el acero o el wolframio. «Queremos experimentar con los materiales con los que se fabricarán los componentes de los reactores de fusión del futuro«, asegura Ibarra.
Por ello, IFMIF-DONES busca recrear en laboratorio las condiciones idóneas que debería tener un reactor de energía de fusión y encontrar cuáles son los materiales idóneos para optimizar su construcción. No obstante, para lograrlo, primero deben fabricar lo que, en palabras de Ibarra, será «el acelerador de partículas más potente del mundo«
Diseño de la planta de IFMIF-DONES. IFMIF-DONES.
¿Cómo que el más potente? ¿Más que el CERN?
Tal choque deriva en la liberación de una gran cantidad de neutrones y también en la formación de tritio, otro isótopo del hidrógeno con un neutrón más que el deuterio. El tritio es especialmente importante porque es uno de los combustibles fundamentales de los reactores de fusión; de ahí que su creación, al chocar con el litio, sea reutilizado como combustible.
En el edificio UGR-DONES comienzan a llegar máquinas que sirven de prototipo a todo aquello que se desarrollará, en los próximos años, en IFMIF-DONES. Roberto Lacalle. E.E.
«Los materiales a estudiar pueden ser estructurales, como los que sujetan infraestructura de la máquina o los que irán en el interior del reactor. Entre los candidatos a prueba está una clase especial de acero, Eurofer, aunque también composites de carburo de silicio o tungsteno/wolframio, así como refrigerantes, metales líquidos o gases como el helio o el agua».
¿Por qué la energía de fusión es ‘la energía del futuro’?
Por dos razones. Primero, porque su combustible es ilimitado. Segundo, porque se trata de un método de producción de energía muy eficiente, es decir, que produce mucho con muy poco. Al fin y al cabo, es el mecanismo que utilizan las estrellas. Con el deuterio de un vaso de agua y el litio de una batería de móvil eres capaz de producir la energía que necesitaría una persona durante varios años de su vida. Lo de ilimitado viene porque esos materiales utilizados son muy abundantes: el deuterio está en el mismo agua de mar; el litio, aunque ahora no se extrae de allí, también puede obtenerse por esa misma vía.
Sin embargo, se lleva casi una década buscando la fusión óptima, sin resultados prometedores. ¿No hay algo de utópico en adentrarse en esa aventura?
Desde luego que hay un componente utópico, porque al final lo que se busca hacer es replicar en la Tierra lo que pasa en el Sol. Pero… ¿es realizable? Yo creo que sí, si resolvemos todos aquellos problemas técnicos que hay. Y podemos hacerlo con tiempo y dinero. La física no es difícil. Aquí mismo, sobre esta misma mesa [la señala con las manos], podríamos hacer una reacción de fusión. Lo difícil es que tengamos ganancia de energía, es decir, que no gastes más en los aceleradores de lo que produces y puedas mantener el reactor funcionando permanentemente.
Ilustración del acelerador de partículas que se construirá en el IFMIF-DONES. IFMIF-DONES.
¿Pero qué utilidad tiene la fusión si ya existe un parque energético plagado de renovables?
No es bueno depender de una única fuente. La producción debe ser un mix de diferentes fuentes. Es lo que ocurre ahora. Pensar que sólo la eólica o la fotovoltaica van a cubrirlo todo es ser un optimista. En el mundo global las renovables suponen menos del 5%. El tema de la energía es dramático. En los años 80, alrededor del 85% de la producción provenía de carbón, gas y petróleo. El resto era nuclear, hidráulica y renovables. En año 2003, el 84% se seguía produciendo de la misma forma. Cambiar el mix es tan difícil como irreal pensar que vas a tener una única fuente de energía a largo plazo. Pero debemos intentarlo, porque de aquí a 50 años habrá que producir más.
¿Por qué necesitaremos tanta?
Es una cuestión demográfica. Hay unas curvas de bienestar humano. El consumo por persona muestra una correlación entre el bienestar y la energía. Pero llega un punto que satura. Si colocas a todos los países del mundo en esa gráfica, en la parte de arriba están los europeos, Estados Unidos, Canadá; abajo están la India, Latinoamérica, África. Cuando ellos quieran vivir mejor que ahora, aunque sea la mitad de lo que lo hacemos los europeos, tendrán que producir dos, tres y hasta cuatro veces más. El desarrollo de la sociedad, inevitablemente, está asociado a un incremento del consumo energético.
¿No sería más interesante invertir todo ese dinero en potenciar aún más las renovables, sabiendo que funcionan y son limpias?
La eólica y la fotovoltaicas son estupendas. Mientras haya viento y sol. Si no, debes tirar de baterías, que sí que tienen impacto ambiental. El mix energético ideal sería una mezcla de eólicas, fotovoltaicas, energías de fisión [es decir, la nuclear] y energías de fusión. La clave está en que no produzcan CO2. No existe otra alternativa.
Menciona la energía de fisión nuclear. ¿Qué la diferencia, en esencia, de la fusión?
La tecnología de fusión es más limpia y segura. El reactor de fisión, por el contrario, produce una reacción en cadena: coges uranio, lo rompes, produces dos o tres neutrones, chocan con otro uranio, producen otros tres, etcétera. Es una reacción exponencial. El objetivo de los reactores de fisión es parar la reacción en cadena. En la fusión no existe esa reacción exponencial porque sólo se produce un neutrón. Cuesta tanto calentar el reactor y que funcione que cualquier fallo lo para.
El doctor Ibarra en el centro IFMIF-DONES de Escúzar (Granada). Roberto Lacalle. E.E.
¿Cómo sería un accidente en un reactor de fusión? ¿Qué es lo peor que podría ocurrir?
Lo peor que podría pasar, aunque aún lo estamos estudiando, es que, al estar a 150 millones de grados, se pierda el campo magnético y la energía no confinada choque contra las paredes. En los tokamaks es lo que se conoce como disrupción. Puede hacer que la máquina se levante 10 centímetros del suelo y pegue un salto, como un cortocircuito, e incluso cargársela, pero no es una explosión ni una reacción incontrolada.
¿Qué pasa con los residuos?
Siempre que exista radiación habrá residuos. Los neutrones chocan contra las paredes del reactor y las activan [es decir, las vuelven radiactivas]. En un reactor de fusión, el combustible es uranio. Cuando se rompe, produce isótopos radiactivos que duran 25.000 años. En nuestro caso usamos deuterio y litio, que producen helio. Ahí no hay residuos radiactivos significativos. No obstante, cuando el neutrón llega a la pared, activa los materiales y se contaminan. Por eso estamos buscando algunos que se activen lo menos posible. Por ejemplo, creemos que el Eurofer podría quedar totalmente desactivado en cien años.
Todo comenzó en la fría URSS
Para comprender la razón de ser de este gigantesco proyecto de fusión nuclear ‘made in Spain’ hay que remontarse a los tiempos de la Cumbre de Ginebra celebrada en 1985 entre la Unión Soviética, entonces liderada por Mijaíl Gorbachov, y Estados Unidos, a cuyo frente se encontraba Ronald Reagan. Allí se propuso la idea de crear un macroproyecto de fusión nuclear del que la Humanidad pudiera beneficiarse a largo plazo.
Los soviéticos ya contaban desde los años 50 con los viejos reactores de fusión Tokamak, acrónimo de cámara toroidal con bobinas magnéticas, es decir, una suerte de grisáceos dónuts gigantescos en cuyo interior se creaban partículas de plasma de gran energía. Reino Unido también tenía el JET y Estados Unidos estaba a punto de construir, en los años noventa, el NIF, pero todos ellos eran experimentales, prototipos para estudiar el comportamiento de los procesos reactivos.
Lo acordado en Ginebra, una cooperación conjunta para construir un gigantesco proyecto de investigación de energías de fusión, fue una mera declaración de intenciones. No obstante, en 1987, en el marco de la Cumbre de Reikiavik, Estados Unidos, la URSS, la UE y Japón acordaron formalmente desarrollar un diseño conceptual de un proyecto cooperativo bajo el auspicio del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA).
El proyecto era tan grande, tan ambicioso, que se acabó demorando otra vez. Mientras se valoraba qué hacer, la tecnología de fusión siguió desarrollándose. No obstante, ninguno de los reactores de fusión construidos permitieron producir más energía de la que consumían.
Sólo el NIF se acercó a ello en 2022, cuando logró lo que se conoce como ignición. Es decir, el plasma de fusión se volvió autosostenible, lo que significa que la energía generada por la fusión era suficiente para mantener el proceso sin necesidad de más energía externa. En cualquier caso, el resultado era pequeño en comparación con la grandeza del sueño de la energía ilimitada, ya que no se logró una ganancia total neta.
Sabedora del problema, la Unión Europea, eterna buscadora de utopías a las que aferrar su futuro, retomó el proyecto urdido en de Ginebra. Corría el año 2007. Bajo el liderazgo de la Comunidad Europea de la Energía Atómica (Euratom), de nuevo se buscó firmar el acuerdo definitivo para desarrollar aquel proyecto que aunase la tecnología de fusión de los viejos Tokamak con el expertise en materia de fusión desarrollado en los noventa y el nuevo siglo.
La idea era tan ambiciosa que causaba vértigo. Pero T. S. Elliot decía que sólo aquellos que se arriesgan a ir más lejos pueden descubrir hasta dónde pueden llegar. Así nació ITER. De nuevo, más siglas: Reactor Termonuclear Experimental Internacional, aunque en latín también significa El Camino.
¿El objetivo? Crear un reactor de fusión nuclear capaz de sortear el problema del exceso de gasto energético y conseguir que el plasma creado en su donut toroidal tuviese diez veces más potencia térmica que la necesaria para desarrollarlo. La financiación era extraordinaria. 25.000 millones. Recordaba a las inversiones del Programa Apolo, de la Estación Espacial Internacional, del Proyecto Manhattan o del desarrollo del sistema GPS. De hecho, fue el quinto proyecto científico más caro de la historia por detrás de esos cuatro.
A bordo de esta quijotesca empresa de fusión nuclear estaban la Unión Europeaa, por supuesto, pero también Estados Unidos, Rusia, India, China, Japón y Corea del Sur. Todos aportarían un 10 %, salvo el bloque comunitario, que garantizaba su liderazgo moral con una financiación del 40%. Se escogió la ciudad de Cadarache, en Francia, como sede del proyecto.
ITER, empero, es sólo un proyecto que pretende demostrar que esta ciencia es viable. No producirá, a priori, energía consumible. Se trata de un prototipo. Pero, si todo funciona como se espera, tendrá un discípulo llamado DEMO. Este será otro prototipo, pero esta vez de planta de energía de fusión.
Con esa transición de ITER a DEMO, la fusión pasaría de ser un ejercicio experimental a materializarse en un programa impulsado por la industria y la tecnología. Concretamente, por EUROfusion, el consorcio europeo que gestiona y financia actividades de investigación en fusión nuclear en nombre del programa Euratom.
Mientras ITER demuestra sus capacidades y DEMO aguarda los resultados para comenzar su construcción –su sede aún es un misterio, aunque España suena como candidata–, se necesita otro centro más. Uno de vanguardia que sirva de base teórica para que todo aquello que se vaya a hacer en el futuro funcione realmente.
Así, gracias a la colaboración del consorcio energético europeo Fusion for Energy, y con financiación íntegramente pública dividida entre el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y la Junta de Andalucía –con apoyo de los fondos FEDER de la UE y siempre bajo el marco de Euratom–, España convenció a la Unión Europea para radicar en Andalucía la sede de IFMIF-DONES. Un lugar donde sentar la base teórica con la que nutrir al futuro reactor DEMO.
¿IFMIF-DONES es la antesala de DEMO?
Aquí lo que tenemos que hacer es solucionar los problemas que plantea la fusión. Las reacciones, los materiales, el mantenimiento. La idea es construir DEMO tras haber resuelto todos esos problemas, demostrando que, una vez se ponga en marcha, todo ello está resuelto. El problema es que cada vez hay más empresas privadas que dicen que pueden producir reactores en cinco o diez años. ¿Qué le pasa? Que no saben si sus reactores van a funcionar correctamente, si lo harán cinco horas, cinco minutos, cinco días. Les permite decir, o intentar decir, que van a conseguir reacciones de fusión más rápido que por el camino normal, que es el público.
¿Cuándo plantea IFMIF-DONES estar plenamente en activo?
Depende de lo que entendamos por ‘activo’. Para que estemos funcionando a plena potencia habrá que esperar hasta 2035. Pero, para que eso ocurra, el proyecto debe pasar por diversas fases, entre ellas la de ‘puesta en marcha’, que comenzará en 2030. Llevará cuatro o cinco años antes de que entremos en la ‘fase de operación’.
El dinero, doctor Ibarra. ¿Quién paga todo esto? ¿Es íntegramente capital público?
Efectivamente. El proyecto tiene una inversión en fase de construcción de 1.000 millones de euros. El 55% lo pone España, y de ese 55% el 50% depende de la Junta de Andalucía y el otro 50% del Ministerio de Ciencia. El resto, el 45%, son nuestros socios internacionales. Croacia mete un 5%, Japón otro 5%. Hablamos sólo de costes de construcción, eh. La Comisión Europea, a través de Fusion For Energy, pone un 25% de la contribución. El resto esperamos que sean socios como Italia o Alemania. Todo esto, por supuesto, depende de Euratom, ya que todo lo nuclear está metido ahí.
¿Y el programa ITER? ¿Existe vinculación directa con IFMIF-DONES?
Formalmente no hay relaciones, sólo a nivel estratégico. Es decir, los que planifican el reparto de dinero a nivel europeo saben que para desarrollar la fusión tienen que poner dinero en ITER, en DONES y en alguna otra cosa que haya por ahí. Ya veremos de quién depende finalmente DEMO. Probablemente será europeo. Lo bueno es que somos propietarios de todos los datos que salgan de aquí, y podremos o bien cederlos a otros socios a cambio de algo, o bien pedirles dinero.
¿Por qué se ha elegido Granada como sede de IFMIF-DONES?
De hacer algo así se llevaba hablando mucho tiempo. Queríamos un lugar que tuviese fondos FEDER europeos disponibles, luz suficiente para lo que vamos a gastar, agua, un entorno socioeconómico adecuado con universidades como la de Granada cerca, un aeropuerto, etcétera. Así acabamos en Andalucía y, concretamente, Granada. Llevamos veinte años con este proyecto. La candidatura oficial, no obstante, se hizo en 2016, cuando Fusion for Energy lanzó una suerte de concurso para preguntar a qué países si estaban interesados, y España propuso por carta este lugar y creó este consorcio ad hoc para impulsar el proyecto.
¿Existe la posibilidad de que DEMO se construya en España?
La posibilidad está, se ha hablado, pero aún no hemos tenido esa discusión.
Si hay éxito y lo aprendido sirve para DEMO… ¿Qué pasará después?
Se construirán centrales de fusión, que tendrán tamaños similares a los de las centrales nucleares de fisión.
¿Cuándo podríamos estar hablando de una ‘popularización’ de la energía de fisión?
Yo creo que habrá que esperar treinta años para ver el primer reactor funcionando. ¿Cuándo podría llegar a tener un 10% del mercado de la electricidad? Eso son 1.000 reactores. La energía de fusión es difícil que sea significativa antes de 100 años.
¿Qué zonas lo necesitarán?
Zonas con industrias. A ellos les interesa tener una planta de fusión cerca posible porque funcionan continuamente y pueden tirar de ella con mucha seguridad, mientras que las fotovoltaicas y las eólicas, las renovables, son mucho menos controlables. Pasa una nube y lo notas. En el norte de España debería haber alguna; en el sur no harían falta tantas. Depende del nivel de industrialización.
¿Evitaría apagones como el del mes pasado?
Estoy convencido. De este tipo como de cualquier otro tipo. El apagón fue porque la forma en la que se controlaba la red no era la adecuada. Deliberadamente o no, se estaban viendo los límites de lo que se podía hacer. A nivel europeo siempre se ha dicho que tener muchas fotovoltaicas o eólicas en una red hace que esta sea más difícil de controlar. Por la inercia, pero también porque es distribuida, no puedes controlar quién se enchufa o no. No hablamos sólo de grandes fotovoltaicas, sino que se han promocionado las domésticas, que también están conectadas a la red. Cuando les falta, tiran; cuando les sobra, echan. Eso es difícil de controlar.
¿Corremos el riesgo que la futura energía de fusión puede privatizarse?
Por supuesto, y es algo que va a ocurrir. De hecho, ya estamos viendo un periodo de transición hacia la privada. En algún momento, cuando se construya DEMO, no sé si antes o después, serán las empresas privadas las que construirán los reactores, igual que ocurrió con la fisión o las fotovoltaicas.