El imán más potente del mundo ya está listo para ser usado: ¿qué función tendrá?

Tras una década de diseño y fabricación, la empresa norteamericana General Atomics va a enviar a Francia el primer módulo del Solenoide Central, el imán más potente del mundo.

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Se convertirá en un componente central del ITER, una máquina diseñada para reproducir a escala de planta energética el proceso fusión del Sol y que está siendo construida en el sur de Francia por 35 países asociados.

La misión del ITER, construido ya en un 75%, es demostrar que la energía de la fusión de hidrógeno puede crearse y controlarse en la Tierra. La energía de fusión es libre de carbono, segura y económica. Los materiales para alimentar la sociedad con la fusión de hidrógeno durante millones de años son fácilmente abundantes.

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El ITER es una colaboración de 35 países asociados: la Unión Europea (más el Reino Unido y Suiza), China, India, Japón, Corea, Rusia y Estados Unidos. La mayor parte de la financiación del ITER consiste en la aportación de componentes, que cuando se ensamblen, formarán el Tokamak del ITER, un “sol en la tierra” para demostrar la fusión a escala industrial. Este acuerdo impulsa a empresas como General Atomics a ampliar su experiencia en las tecnologías futuristas necesarias para la fusión.

El Solenoide Central, el mayor de los imanes del ITER, estará formado por seis módulos. Completamente ensamblado, medirá 18 metros de alto y 4,25 metros de ancho, y pesará mil toneladas. Inducirá una potente corriente en el plasma del ITER, ayudando a dar forma y controlar la reacción de fusión durante los pulsos largos. A veces se le llama el “corazón palpitante” de la máquina ITER.

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Su fuerza magnética es lo suficientemente potente como para levantar un portaaviones 2 metros en el aire. En su núcleo, alcanzará una intensidad de campo magnético de 13 Tesla, unas 280.000 veces más fuerte que el campo magnético de la Tierra. Las estructuras de soporte del Solenoide Central tendrán que soportar fuerzas equivalentes al doble del empuje de un despegue del transbordador espacial.

A principios de este año, General Atomics (GA) completó las pruebas finales del primer módulo del Solenoide Central. Esta semana se cargará en un camión especial de transporte pesado para su envío a Houston, donde se colocará en un buque oceánico para su envío al sur de Francia.

El Solenoide Central desempeñará un papel fundamental en la misión del ITER de establecer la energía de fusión como una fuente práctica, segura e inagotable de electricidad limpia, abundante y libre de carbono.

La fusión de hidrógeno es un método ideal para generar energía. El combustible de deuterio se encuentra fácilmente en el agua de mar y el único subproducto es el helio. Al igual que una planta de gas, carbón o fisión, una planta de fusión proporcionará energía altamente concentrada y de carga base las 24 horas del día. Sin embargo, la fusión no produce emisiones de gases de efecto invernadero ni residuos radiactivos de larga duración. El riesgo de accidentes en una planta de fusión es muy limitado: si se pierde la contención, la reacción de fusión simplemente se detiene.

La energía de fusión está más cerca de lo que mucha gente cree. Podría proporcionar una fuente de electricidad libre de carbono para la red, desempeñando un papel clave a medida que Estados Unidos y otras naciones descarbonizan su infraestructura de generación.

El ITER (‘El Camino’, en latín) es uno de los proyectos energéticos más ambiciosos jamás intentados. En el sur de Francia, una coalición de 35 naciones colabora para construir el mayor y más potente dispositivo de fusión tokamak. La campaña experimental que se llevará a cabo en el ITER es crucial para preparar el camino de las centrales de fusión del futuro.

Según el acuerdo del ITER de 2006, todos los miembros participarán a partes iguales en la tecnología desarrollada, pero financiarán solo una parte del coste total. Estados Unidos contribuye con cerca del 9% de los costes de construcción del ITER.

“El proyecto ITER es la colaboración científica más compleja de la historia -afirma el doctor Bernard Bigot, director general de la Organización ITER-. En tres continentes se están fabricando componentes de primera clase muy exigentes durante un periodo de casi 10 años por parte de empresas líderes como General Atomics. Cada componente representa un equipo de ingeniería de primera categoría. Sin esta participación global, el ITER no habría sido posible; pero como esfuerzo combinado, cada equipo aprovecha su inversión por lo que aprende de los demás”.

El ITER será el primer dispositivo de fusión que producirá energía neta a través del plasma, lo que significa que la reacción de fusión generará más energía térmica que la necesaria para calentar el plasma. El ITER también será el primer dispositivo de fusión que mantendrá la fusión durante largos periodos de tiempo. El ITER generará 500 megavatios de potencia de fusión térmica, más de treinta veces el récord actual alcanzado en el tokamak JET del Reino Unido.

Tendrá muchas capacidades que van mucho más allá de los tokamaks actuales. Aunque no generará electricidad, será un banco de pruebas fundamental para las tecnologías integradas, los materiales y los regímenes físicos necesarios para la producción comercial de electricidad basada en la fusión. Las lecciones aprendidas en el ITER se utilizarán para diseñar la primera generación de centrales eléctricas de fusión comerciales.

El material superconductor utilizado en los imanes del ITER se produce en nueve fábricas de seis países. Los 43 kilómetros de superconductor de niobio-estaño para el solenoide central se fabricaron en Japón. Juntos, los imanes del ITER crean una jaula invisible para el plasma que se ajusta con precisión a las paredes metálicas del tokamak.

La fabricación del primer módulo comenzó en 2015. Fue precedida por casi cuatro años de colaboración con expertos del ITER estadounidense para diseñar el proceso y las herramientas para fabricar los módulos.

Cada módulo de 4,25 metros de diámetro y 110 toneladas requiere más de dos años de fabricación de precisión a partir de más de 5 kilómetros de cable superconductor de niobio-estaño revestido de acero. El cable se enrolla con precisión en “tortitas” planas y estratificadas que deben empalmarse cuidadosamente.

“La fusión tiene el potencial de proporcionar una energía segura y respetuosa con el medio ambiente como sustitución realista de los combustibles fósiles durante este siglo -afirma Bigot-. Con un suministro mundial de combustible casi ilimitado, también tiene el potencial, en complemento con las energías renovables, de transformar la geopolítica del suministro energético”.

“No se me ocurre mejor ilustración de esa acción transformadora que el proyecto ITER, en el que nuestros socios estadounidenses trabajan en estrecha colaboración con contribuyentes de China, Europa, India, Japón, Corea del Sur y Rusia, como un único equipo dedicado a lograr el objetivo común de un futuro energético brillante”, concluye.

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