El mayor reactor experimental de fusión nuclear está listo para entrar en acción. No es JET y es crucial para ITER.

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El reactor de fusión JT-60SA ha seguido su camino con discreción. Casi sin hacer ruido. Y, sin embargo, forma parte de un experimento muy importante. 

De hecho, hasta que ITER, el reactor experimental de fusión que está siendo construido en Cadarache (Francia) esté listo, esta sofisticada y compleja máquina japonesa será el reactor de fusión más grande sobre la faz de la Tierra.

Está instalado en Naka, una pequeña ciudad no muy alejada de Tokio (pequeña para los estándares nipones). Esta máquina es el auténtico corazón del programa de fusión público de Japón, pero no es importante solo para el país que la alberga; también lo es para Europa, que está colaborando estrechamente con Japón para llevar este proyecto a buen puerto.

De hecho, el objetivo primordial del reactor JT-60SA es llevar a cabo una colección de experimentos cuyos resultados serán muy valiosos para ITER. En otras palabras, lo que persigue es allanar el camino a este último reactor de fusión, algo que ya está haciendo el reactor experimental JET alojado en Oxford (Inglaterra). 

En marzo de 2021 JT-60SA dio un traspié, algo que, por otra parte, es normal en un proyecto tan complejo como este. Pero este año nos promete emociones fuertes.

Las pruebas con plasma en el reactor JT-60SA empezarán a finales de 2023

La construcción de este reactor experimental de fusión nuclear comenzó en enero de 2013. Pero no lo hizo desde cero; lo hizo tomando como punto de partida el reactor JT-60, su precursor, una máquina que entró en operación en 1985 y que durante más de tres décadas ha alcanzado hitos muy importantes en el ámbito de la energía de fusión. 

El ensamblaje del JT-60SA finalizó a principios de 2020, y la intención de los científicos japoneses y europeos involucrados en su puesta a punto era iniciar las pruebas con plasma lo antes posible, pero se toparon con un inconveniente.

Antes de abordar los tests con plasma es necesario poner a prueba otros subsistemas del reactor para comprobar que todo funciona correctamente. Es lo normal, especialmente en una máquina tan compleja como lo es un reactor experimental de fusión. 

Pero en marzo de 2021 se produjo un giro inesperado de los acontecimientos: durante los tests previos a las pruebas con plasma se desencadenó un cortocircuito en los terminales de una de las gigantescas bobinas de campo poloidal que se responsabilizan del confinamiento magnético del gas a altísima temperatura.

Afortunadamente, los ingenieros que operaban el reactor en ese momento reaccionaron con mucha rapidez y consiguieron limitar los daños. En ese momento los imanes estaban funcionando con baja corriente, pero, aun así, se produjo una fuga de helio que obligó a los técnicos a apagar esta máquina. 

Estas incidencias son en gran medida inevitables en un ingenio tan complejo como este, y este contratiempo en particular ha requerido la reparación de 90 elementos del reactor, y también ha obligado a los técnicos a volver a cablear todos los sensores.

Como es lógico, durante el tiempo que han requerido estas reparaciones no se ha podido seguir adelante con el programa de investigación que describe el itinerario del reactor, pero los científicos japoneses y europeos involucrados en este proyecto están trabajando a buen ritmo. Y su esfuerzo va a verse recompensado en breve debido a que durante el próximo mes de marzo iniciarán las pruebas «en frío» que preceden a los primeros tests con plasma, que, si todo va bien, llegarán a finales de 2023.

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@fusionforenergy

JT-60SA, the biggest #fusion device until ITER is completed, will resume operations in 2023! We go behind the scenes of this major scientific experiment with @iterjapan https://bit.ly/3irW8Kf #innovation #collaboration

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Fusion For Energy y 6 más

8:30 a. m. · 1 dic. 2022

Es una noticia fabulosa. Y lo es porque, como hemos visto más arriba, el propósito del reactor JT-60SA es entregar información muy valiosa a ITER. 

Su programa de investigación contempla varias fases durante las que se pondrá a prueba la estabilidad del sistema magnético en el modo de operación de alta corriente, y también se estudiará el comportamiento del plasma, entre otros objetivos. 

Un apunte interesante: la base del criostato, que es una cámara de acero inoxidable que proporciona el alto vacío y preserva el entorno ultrafrío que requieren los imanes superconductores, ha sido fabricada en España.

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JT 60SA組立動画

Imagen de portada:  QST/F4E Reactor de fusión nuclear (Xataka)

FUENTE RESPONSABLE: Xataka. Por Juan Carlos López. 6 de febrero 2023.

Sociedad/Ciencia/Investigación/Energía/Reactor nuclear/ Fusión nuclear/Iter/Actualidad.

El reactor experimental que podría darle a China el «santo grial» de la energía nuclear.

China tiene unas 50 plantas nucleares, pero ninguna como la que está probando en Huawei.

Lo que está a punto de probar China es pequeño, pero tiene una enorme importancia para el futuro energético de ese país y del mundo.

Cerca de la ciudad de Wuwei (provincia de Gansu, centro-norte) será puesto en marcha un reactor nuclear de unos tres metros de alto y con capacidad para generar dos megavatios, lo cual es suficiente para alimentar unas 1.000 viviendas.

Generar tan poca energía no parece ser un buen negocio para la inversión de cientos de millones de dólares que ha hecho China en este programa energético.

Pero es el tipo de reacción nuclear y el procesamiento que pondrá a prueba lo que tiene al borde de la silla a científicos del mundo que esperan ver sus resultados.

«La pregunta de hoy es: ¿Están las tecnologías de soporte preparadas para hacer del Reactor de Sal Fundida (RSF) la tecnología de próxima generación?», dice el ingeniero nuclear Charles Forsberg, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) de EE.UU.

«La prueba china es importante porque es el primer paso para repensar el camino de la energía nuclear: si las cosas han cambiado y ahora hay otra dirección», explica a BBC Mundo.

Sal fundida y torio

Una de las mejores fuentes para producir electricidad -a pesar de su imagen afectada por accidentes como Chernóbil o Fukushima- ha sido desde su invención la energía nuclear.

Genera más electricidad que otras, casi no emite dióxido de carbono, garantiza un suministro continuo, usa combustibles relativamente accesibles y sus desechos son mucho más controlables que los de otras fuentes.

La mayoría de las centrales nucleares del mundo utilizan el uranio como combustible.

Una planta nuclear

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY IMAGES

Las plantas de energía termodinámica producen vapor, pero no dióxido de carbono.

Pero lo que están probando en China es un método que, aunque no es nuevo, nunca se había puesto a prueba a una escala tan importante.

Están empleando sal fundida de fluoruro en combinación con torio, el cual es un elemento químico que se encuentra en minerales y que es «cuatro veces» más abundante en el planeta que el uranio, señala Forsberg.

En un reactor, ambos elementos se combinan para producir una reacción física (fisión) que genera más calor que la emanada del uranio-235/238 combinado con plutonio del método tradicional.

«Los RSF suministran calor a temperaturas más altas que otros reactores, entre 600 y 700° C. El calor a temperaturas más altas es más valioso», indica Forsberg.

Diagrama del reactor de sal fundida

Otra ventaja, según la teoría, es que los desechos radiactivos se pueden eliminar en el mismo proceso, lo que evita que puedan caer en manos equivocadas, como los fabricantes de armas nucleares.

Y ya que este tipo de proceso no requiere agua, como en las plantas nucleares que usan uranio-235, los RFS pueden ser construidos en lugares apartados y así evitar cualquier posible riesgo para la población, como los vistos en Chernóbil o Fukushima.

Todo eso ha hecho que esta sea descrita como el «santo grial» de las fuentes de energía.

Pelets de torio

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY IMAGES

El torio es cuatro veces más abundante en la tierra que el uranio.

Pero los expertos dicen que todo esto está aún por comprobarse en la prueba china, de ahí que sea tan importante.

«Con la necesidad crítica de reducir las emisiones de carbono y la creciente demanda mundial de electricidad, es urgente comercializar tecnologías avanzadas de reactores», señala el ingeniero nuclear Everett Redmond, del Instituto de Energía Nuclear de EE.UU., a BBC Mundo.

Para Forsberg, «el reactor de sales fundidas con torio/uranio-233 es el camino no tomado» en la industria eléctrica que usa una fuente nuclear.

«Existen grandes ventajas potenciales en materia de seguridad y gestión de residuos, pero importantes desafíos técnicos», señala el científico del MIT.

¿Qué es lo que viene?

China reveló en agosto pasado que está por realizar las primeras pruebas en su reactor experimental construido en el desierto del Gobi, en la provincia de Gansu.

El gigante asiático ha invertido unos 3.000 millones de yuanes (US$500 millones) en un programa iniciado en 2011 para investigar el uso de sal fundida y torio/uranio-233.

El reactor construido y operado por el Instituto de Física Aplicada de Shanghái (IFAS) es el primero en intentarlo para un uso comercial: el suministro de electricidad.

Una planta nuclear en construcción en China

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY IMAGES

China ha construido múltiples plantas de energía, pero la de la provincia de Gansu es única en el mundo.

Otros países ya habían experimentado hace décadas este proceso, pero se quedaron solo en ensayos porque no existía la tecnología necesaria para manejarlo.

No solo requieren que la fisión nuclear funcione bien, sino que el proceso para obtener el calor y transportarlo a una planta termodinámica trabaje adecuadamente. Y que las pruebas de fallas sean controlables.

«Muchos de los desafíos del RFS han desaparecido debido a los avances en otros campos durante 50 años», como la tecnología de bombeo necesaria para este tipo de reactor, la cual ya se usa en plantas solares, explica Forsberg.

Lo que los operadores del IFAS esperan es que todo salga como está planeado para llevar la tecnología a una escala más grande.

¿Por qué es futurista?

La energía que genere el reactor experimental de Wuwei tendrá una capacidad mínima de 2 megavatios para abastecer un millar de casas.

El plan es que para 2030 sea construido un reactor que genere alrededor de 370 megavatios, una capacidad que daría electricidad a más de 185.000 viviendas.

Al generar una mayor temperatura, cercana a los 700° C., un RSF se vuelve más valioso para la industria eléctrica.

Una planta solar en Gansu

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY IMAGES

En el mismo desierto de la provincia de Gansu, China ya tiene varios proyectos que buscan sustituir a las energías contaminantes.

«El calor a temperatura más alta da como resultado ciclos de energía más eficientes: una fracción mayor de calor se convierte en más electricidad», explica el científico del MIT.

Y ya que en teoría su construcción tiene un costo similar a otras centrales nucleares ya existentes, el beneficio aumenta.

«Si dos reactores tienen características de costo idénticas, el reactor que produce temperaturas más altas produce un producto más valioso», señala Forsberg.

China se aseguraría entonces poseer la tecnología más avanzada, segura y limpia, para la generación de energía del mundo.

No exclusiva, pues Redmond explica que en EE.UU. algunas firmas están también buscando crear reactores de sales fundidas. Pero sí probada.

«Todos los diseños de reactores avanzados tienen un gran potencial, por eso apoyamos y alentamos el desarrollo acelerado, la demostración y el despliegue comercial de tecnologías de reactores avanzados», dice Redmond.

Aun así, los científicos que están atentos a lo que sucede en China aún tienen sus preguntas, ¿funcionará?

Pero sólo el hecho de que una idea concebida hace décadas está por ser puesta a prueba los mantiene con los ojos en el pequeño reactor de Wuwei.

Imagen de portada: Gentileza de GETTY IMAGES

FUENTE RESPONSABLE: Redacción BBC News Mundo

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