Después de una década de diseño y fabricación, el imán más potente del mundo está listo

• “ITER Global Fusion Energy Project”, una máquina que replica el poder de fusión del Sol está siendo construido en el sur de Francia por 35 países socios. La misión de ITER es demostrar que la energía de la fusión de hidrógeno se puede crear y controlar en la tierra.

Después de una década de diseño y fabricación, General Atomics está listo para enviar el primer módulo del Solenoide Central, el imán más poderoso del mundo. Se convertirá en un componente central del “ITER Global Fusion Energy Project” (ITER), una máquina que replica el poder de fusión del Sol. ITER está siendo construido en el sur de Francia por 35 países socios.

La misión de ITER es demostrar que la energía de la fusión de hidrógeno se puede crear y controlar en la tierra. La energía de fusión está libre de carbono, es segura y económica. Los materiales para alimentar a la sociedad con la fusión de hidrógeno durante millones de años son fácilmente abundantes.

A pesar de los desafíos del Covid-19, ITER está construido casi en un 75 por ciento. Durante los últimos 15 meses, enormes componentes de primera clase han comenzado a llegar a Francia desde tres continentes. Cuando se ensamblan juntos, formarán el ITER Tokamak, un «sol en la tierra» para demostrar la fusión a escala industrial.

ITER es una colaboración de 35 países socios: la Unión Europea (más el Reino Unido y Suiza), China, India, Japón, Corea, Rusia y los Estados Unidos. La mayor parte de la financiación del ITER se realiza en forma de componentes aportados. Este acuerdo impulsa a compañías 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 compuesto por seis módulos. Es una de las mayores contribuciones de Estados Unidos al ITER.

Completamente ensamblado, tendrá 18 metros (59 pies) de alto y 4,25 metros (14 pies) de ancho, y pesará mil toneladas. Inducirá una poderosa corriente en el plasma ITER, ayudando a dar forma y controlar la reacción de fusión durante pulsos largos. A veces se le llama el «corazón latiendo» de la máquina ITER.

PODER EXTRAORDINARIO

¿Qué tan poderoso es el Solenoide Central? Su fuerza magnética es lo suficientemente fuerte como para levantar un portaaviones 2 metros (6 pies) 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 apoyo para el Solenoide Central tendrán que soportar fuerzas iguales 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 solenoide central. Esta semana se cargará en un camión de transporte pesado especial 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.

«Este proyecto se encuentra entre los programas magnet más grandes, complejos y exigentes jamás emprendidos», dice John Smith, director de Ingeniería y Proyectos de GA. «Hablo en nombre de todo el equipo cuando digo que este es el proyecto más importante y significativo de nuestras carreras. Todos hemos sentido la responsabilidad de trabajar en un trabajo que tiene el potencial de cambiar el mundo. Este es un logro significativo para el equipo de GA y el ITER de EE. UU.»

Los módulos de Solenoide Central se están fabricando en el Magnet Technologies Center de GA en Poway, California, cerca de San Diego, bajo la dirección del proyecto ITER de los Estados Unidos, administrado por el Oak Ridge National Laboratory (ORNL). Cinco módulos adicionales de Solenoide Central, más un repuesto, se encuentran en varias etapas de fabricación. El módulo 2 se enviará en agosto de este año.

LA PROMESA DE LA FUSIÓN

La fusión de hidrógeno es un método ideal para generar energía. El combustible del deuterio está fácilmente disponible 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 de carga base altamente concentrada durante todo el día. Sin embargo, la fusión no produce emisiones de gases de efecto invernadero ni residuos radiactivos de larga vida. El riesgo de accidentes con una planta de fusión es muy limitado: si se pierde la contención, la reacción de fusión simplemente se detiene.

El Solenoide Central, el mayor de los imanes del ITER, estará compuesto por seis módulos. Es una de las mayores contribuciones de Estados Unidos al ITER. Crédito: ITER / General Atomics

La energía de fusión está más cerca de lo que muchas personas creen. 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. Dos informes recientes publicados por la comunidad de fusión establecen formas en que los Estados Unidos pueden llegar allí.

En diciembre de 2020, el Comité Asesor de Ciencias de la Energía de Fusión del Departamento de Energía de Estados Unidos publicó un informe que establece un plan estratégico para la investigación de la energía de fusión y la ciencia del plasma durante la próxima década. Pide el desarrollo y la construcción de una planta piloto de fusión para 2040.

En febrero de este año, las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina (NASEM) publicaron un informe complementario en el que pedían medidas agresivas para construir una planta de energía piloto. El informe de NASEM propone un diseño para 2028 y una planta piloto de fusión en el plazo 2035-2040.

«El punto de trabajar desde esta línea de tiempo era delinear lo que se necesitaría para tener un impacto en la transición a la reducción de las emisiones de carbono para mediados de siglo. Muchas inversiones y actividades esenciales tendrían que comenzar ahora para cumplir con ese cronograma», dice Kathy McCarthy, directora de la Oficina de Proyectos ITER de Estados Unidos en el Laboratorio Nacional Oak Ridge. «La experiencia que estamos adquiriendo de ITER en ingeniería integrada a escala de reactor es invaluable para realizar un camino viable y práctico hacia la energía de fusión».

Se puede acceder a la información completa de este proyecto en  www.scitechdaily.com