ITER es uno de los mayores desafíos científicos y tecnológicos a los que se enfrenta la humanidad. Durante las dos últimas décadas se han producido avances muy importantes en materia de fusión 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 se ha situado en el punto de mira debido a que la Autoridad de Seguridad Nuclear francesa (ASN) ha solicitado a los responsables del proyecto la implementación de un conjunto de medidas correctivas que en última instancia persiguen 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 demostrando ser muy conservadoras.
Actualmente ITER está abordando una de las fases críticas del proceso de puesta a punto del reactor: el ensamblaje de la cámara de vacío. En este artículo nos hemos propuesto indagar en los grandes retos que conlleva, por lo que hemos hablado con Cristian Casanova, que es el jefe de equipo de la cámara de vacío en el ámbito de responsabilidad de Fusion for Energy (F4E).
Esta agencia es la responsable de administrar la aportación europea a ITER, y Cristian, que es ingeniero de caminos, ejerce como responsable del suministro de los sectores de la cámara de vacío que están siendo fabricados en Europa. De hecho, la Unión Europea es la responsable de aportar cinco sectores, y Corea del Sur los cuatro restantes. Cristian lleva cuatro años y medio vinculado a ITER y tiene mucha experiencia en el ámbito de la gestión de grandes proyectos de ingeniería. Además, como estamos a punto de comprobar, 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 toneladas está fabricado en acero inoxidable, aunque en su composición también hay 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 contención de la radiación residual que podría no ser retenida por el manto (blanket).
La cámara de vacío está herméticamente sellada, y su interior preserva el alto vacío necesario para que se produzca la fusión de los núcleos del plasma. Su forma toroidal contribuye a la estabilización del gas, de manera que los núcleos giran a mucha velocidad alrededor del hueco central de la cámara, pero sin tocar en ningún momento las paredes del toro.
Por otro lado, la temperatura a la que está sometida esta cámara es muy alta, por lo que es necesario introducir agua en circulación en un compartimento alojado entre sus paredes interna y externa para refrigerarla y evitar que alcance su umbral máximo de temperatura. Cristian nos explica cuáles son los principales desafíos a los que él y su equipo se están enfrentando durante el ensamblaje de este elemento tan importante de ITER:
«Uno de los retos más relevantes es estrictamente tecnológico. La Unión Europea no se ha enfrentado hasta ahora a un proyecto con unas tolerancias tan estrictas (hay tolerancias locales del 0,1%). La cámara de vacío del reactor tiene una forma muy complicada, utiliza chapas 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 electron beam welding, que es la soldadura utilizando un haz de electrones».
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 desafío que implica este proyecto es la gestión de los compromisos adquiridos 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 había una empresa lo suficientemente grande para asumir este esfuerzo fue necesario crear un consorcio que pudiese afrontarlo, y esta estrategia conlleva una complejidad humana y contractual muy importante. Afortunadamente tenemos técnicos extraordinariamente cualificados para resolver estos retos».
Qué implican las medidas correctivas impuestas por ASN
A finales del pasado mes de febrero descubrimos que la Agencia de Seguridad Nuclear francesa había pedido a los responsables de ITER que introdujesen en el reactor un conjunto de medidas correctivas. F4E nos explicó que ASN no había paralizado la construcción de ITER y que el proyecto seguía su curso, aunque en este momento no debía acometer ninguna tarea que fuese irreversible. Cristian nos explica con detalle cuáles son las exigencias de ASN y a qué se deben:
«Los requisitos de ASN están ligados a las tolerancias dimensionales de los sectores de la cámara de vacío que proceden de Corea del Sur. Es muy complicado mantener estas tolerancias tan estrictas, y, aunque no tenemos una visibilidad total acerca de lo que ha sucedido en Corea porque es responsabilidad de otra agencia doméstica, sabemos que han tenido dificultades con las tolerancias dimensionales».
«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 cámara de vacío. Cuando un nuevo sector llega a las instalaciones de ITER en Cadarache (Francia) se trabaja durante varios meses con él para añadirle la instrumentación, el escudo térmico y los imanes toroidales. Después se coloca en su ubicación definitiva, se inspecciona y se suelda a los demás sectores de la cámara», sostiene Cristian.
«ITER puede continuar haciendo muchas cosas, pero no puede hacer nada que sea irreversible, como soldar dos sectores de la cámara de vacío»
«El proceso de presoldadura se lleva a cabo de una forma automática utilizando un procedimiento desarrollado por la empresa española ENSA (Equipos Nucleares, S.A.), pero las tolerancias son muy exigentes y no nos permiten pasar por alto 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 de ITER puede continuar haciendo muchas cosas, pero no puede hacer nada que sea irreversible, como, por ejemplo, soldar dos sectores de la cámara de vacío. Esto podría tener un impacto en la fecha en la que estaba planificado concluir el ensamblaje de la cámara de vacío», nos confiesa con honestidad este técnico.
Para ITER la calidad y la seguridad del reactor de fusión son lo primero
Lejos de ser una mala noticia, que tanto ASN como las agencias involucradas directamente en la construcción de ITER adopten una postura conservadora para garantizar que las pruebas con plasma se llevarán a cabo con las máximas garantías de seguridad es muy positivo. Cristian nos explica cuál es el estado actual del proceso de ensamblaje de la cámara de vacío y qué impacto podrían tener las exigencias de ASN en el itinerario planificado por EUROfusion:
«Los desafíos técnicos que conllevan las medidas correctivas se pueden resolver, aunque puede producirse un impacto en las fechas de ensamblaje que estaban previstas»
«El sector número 6, que es de origen surcoreano y llegó en agosto de 2020, se completó 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 coreano, se terminará a finales de este año, y en él se están implementando las medidas correctivas que ha solicitado ASN. En los tres primeros sectores surcoreanos no se introdujeron estas correcciones. Estos sectores no se podrán soldar en su ubicación definitiva hasta que contemos con el beneplácito de ASN, pero lo realmente importante es que los desafíos técnicos que conllevan las medidas correctivas se pueden resolver, aunque, lógicamente, puede producirse un impacto en las fechas de ensamblaje que estaban previstas», reconoce sin ambigüedad Cristian.
En esta imagen podemos ver a varios técnicos acometiendo el ensamblaje del sector 5 de la cámara de vacío de ITER en las instalaciones de Mangiarotti, en Italia. Esta fotografía fue tomada durante el pasado mes de mayo.
«Ahora mismo no sabemos cuándo concluirá el ensamblaje de la cámara de vacío porque es necesario acometer las medidas correctivas que ha solicitado ASN. De hecho, va a producirse una replanificación 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: Fusion for Energy (F4E)
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