Proyecto ITER

La búsqueda de fuentes de energía que puedan saciar el cada vez mayor apetito energético del ser humano es uno de los principales retos del siglo XXI. En la actualidad, la mayor parte de la energía se obtiene quemando recursos no renovables como el petróleo, el cual se estima que cubrirá la demanda global durante unos 50 años si se mantiene constante el nivel de consumo. Una de las vías que se proponen es la fusión nuclear, la forma en la que las estrellas producen cantidades ingentes de energía. Los científicos han demostrado que puede ser posible “domesticarla” en la Tierra, lo que supondría, según sus defensores, una fuente de energía limpia, barata y prácticamente inagotable, y en definitiva, la solución al problema de abastecimiento.

La idea de construir un reactor de fusión nuclear se remonta a 1985, cuando los entonces presidentes de la antigua Unión Soviética y Estados Unidos, Mijail Gorvachov y Ronald Reagan respectivamente, suscribieron un acuerdo para desarrollar un proyecto conjunto. El ITER (de las siglas en inglés Reactor Internacional Termonuclear Experimental, y que también significa “camino” en latín) (http://www.iter.org/) se formaba en 1986 como consorcio internacional formado por dichos países, Europa (a través de EURATOM, y Japón, como paso previo antes de poner en marcha un verdadero reactor comercial.

El diseño del proyecto fue concluido a finales de 1990, aunque los problemas de financiación han ido minando su futuro: EEUU recortó fondos en 1995, y otros países expresaron sus dudas. La inversión estimada para el coste total, unos 13 mil millones de euros, es sin duda uno de los principales obstáculos a salvar. La situación empeoró en 1998, cuando el Congreso norteamericano puso fin a la financiación que otorgaba su país, lo que supuso que el proyecto sólo quedaba financiado por Canadá, la UE y Japón, con el aporte de la experiencia de Rusia. No obstante, en 2003 se podía respirar con más optimismo, puesto que EEUU volvía al proyecto, y China pedía formalmente asociarse al proyecto contribuyendo con un 10% a la gigantesca iniciativa. El país que asuma su construcción deberá contribuir con un 10% de la inversión total, aunque las ganancias netas también serán importantes, y se generará empleo del que se beneficiarán unos 200 científicos especializados y otros 400 técnicos de apoyo, además de miles de puestos de trabajo directos e indirectos.

En este sentido, el proceso de decisión sobre la ubicación del ITER se inició en 2002, aunque las negociaciones están bloqueadas. Por un lado, la UE, que tiene el apoyo de Rusia y China, propone Cadarache, en Francia, mientras Japón, que cuenta con el respaldo de Estados Unidos y Corea del Sur, ofrece la localidad nipona de Rokkasho-Mura. La postura norteamericana fue considerada por Francia una represalia por su postura ante la guerra de Irak. En este intervalo de tiempo, las otras dos sedes que se presentaban como candidatas, Clarington en Canadá y Vandellós en España, fueron finalmente desechadas. Canadá se retiró de la última fase de negociación, mientras que la Unión Europea decidió apostar finalmente por la localidad francesa para defender los intereses europeos frente a Japón.

El principal escollo para los contendientes es, como decíamos, el dinero necesario. La UE ha decidido aportar 1.850 millones de euros y en septiembre anunció que India, Suiza y Brasil estarían dispuestos a participar en el proyecto europeo, aunque sólo los suizos han concretado la cuantía que aportarían. Por su parte, Francia ha propuesto aumentar su contribución al ITER de 475 a 914 millones de euros, un 20% del coste total de construcción. No obstante, los ministros de Investigación de la UE han reiterado su voluntad de que el proyecto ITER se desarrolle entre los seis socios internacionales, pero sin excluir la otra opción.

El plazo de construcción del reactor es de 10 años y su explotación de otros 20 años, tras los cuales deberá ser desmantelado, una fase que podría alargarse hasta 40 años. A medio camino, hacia el año 2040, se espera que todo esté en condiciones para que la red eléctrica pueda abastecerse de la energía producida por fusión nuclear. Si tuviera éxito, todavía faltarían pasos importantes y mucho tiempo hasta la llegada de reactores comerciales de fusión nuclear, cuya existencia no se prevé antes de 2050.

El problema tecnológico que plantea la fusión es formidable: se debe confinar un plasma muy caliente durante un cierto tiempo. Ferrán Tarrasa, ingeniero de la Asociación Nuclear Ascó-Vandellós II apunta que “para iniciar reacciones termonucleares de fusión se requiere calentar un gas de deuterio y tritio a temperaturas cercanas a los 100 millones de grados”. Fuertes campos magnéticos, producidos por enormes imanes superconductores, serán utilizados para confinar el plasma en una vasija de reactor en forma de aro, conocida como “tokamak” (siglas rusas de “toroidalnya kamera” y “magnetnaya katushka” que significan “cámara toroidal y bobina magnética”).

El combustible que utilizará el ITER es una mezcla de deuterio y tritio, dos de los isótopos (núcleos atómicos con igual número de protones pero distinto de neutrones) del hidrógeno, que también son utilizados en la bomba H. El deuterio se extrae del agua del mar y es utilizado ampliamente en algunos reactores nucleares, mientras que el tritio, que se produce en el mismo reactor, es prácticamente exclusivo de los programas de armas nucleares. El tritio es radioactivo y tiene una vida media de 12,3 años, de ahí que deba ser reemplazado de las bombas H para que éstas funcionen.

La cantidad de electricidad que se pretende generar por fusión nuclear es de 410 megavatios, comparable a la que genera una pequeña central eléctrica. Sin embargo, el ITER no está diseñado para generar electricidad sino para servir de modelo a las futuras centrales nucleares de fusión. Por otro lado, el ITER requiere 110 megavatios de energía de entrada. Por esta razón, incluso si se conectase una turbina y un generador de vapor al ITER, estos 110 megavatios deberían restarse de los 150 megavatios que generaría aproximadamente la turbina, dejando una producción eléctrica total de 40 megavatios. Esta escasa producción también es utilizada como excusa para no seguir financiando el proyecto. A menos que se descubran nuevas técnicas para mejorar el rendimiento, el reactor de fusión diseñado para generar electricidad tendrá que ser

mucho más grande, lo que hará que sea mucho más costoso que el ya carísimo ITER.

Uno de los usos que se la dará al ITER será poner a prueba la tecnología de “manto de litio”, en la que los neutrones de la reacción por fusión reaccionan con el litio para generar tritio, cuyo interés es militar fundamentalmente. Por esta razón, un informe gubernamental estadounidense de 1987 sugirió que el programa de armas nucleares se haga cargo de algunos de los gastos de la investigación de la fusión. No obstante, el informe advirtió que “asociar la energía por fusión con el programa de armas nucleares podría tener serias consecuencias en términos de aceptación pública”.

Otra posibilidad que se baraja es la del “reactor híbrido de fisión/fusión“, que “reproduciría” materiales fisionables como el uranio 233 (a partir del torio) o el plutonio 239 (a partir del uranio). Estos materiales podrían utilizarse inmediatamente para generar más electricidad mediante la fisión, o ser extraídos para utilizarse en otros reactores o armas nucleares. Sin embargo, al combinar el proceso de fusión con el de fisión, el reactor híbrido también combinaría los inconvenientes que acarrea cada uno de estos procesos.

Uno de los errores más frecuentes es confundir la fusión con la fisión. En la fisión nuclear, método utilizado en las actuales centrales nucleares, la generación de energía se produce al romper el núcleo pesado de un átomo como el uranio, con 92 protones y 146 neutrones. Para fisionarlo, se hacen chocar neutrones y se introducen en el núcleo, que pierde estabilidad y se fisiona, es decir, se desintegra.

Como los neutrones no tienen carga eléctrica, penetran sin problemas en el núcleo de uranio; éste al romperse en dos libera gran cantidad de energía y emite neutrones (un poco más de dos en promedio por cada fisión). Esos neutrones pueden, a su vez, inducir nuevas fisiones de otros núcleos de uranio, y así sucesivamente, con lo que se genera una reacción en cadena. Esta operación, controlada, es la base del funcionamiento de los reactores nucleares de fisión utilizados para generar energía eléctrica.

Por su parte, la reacción de fusión nuclear requiere que dos núcleos se acerquen lo suficiente para que la fuerza nuclear atractiva se haga sentir y se fundan en uno solo, y como consecuencia se desprende una gran cantidad de energía. Como los núcleos están cargados positivamente se repelen con fuerza al acercarse, y para que lleguen a unirse deben ser sometidos a temperaturas de millones de grados centígrados y presiones elevadísimas. Cuantos más ligeros sean los núcleos, más sencillo es el acercamiento; de ahí que el combustible ideal para la fusión nuclear sea el hidrógeno y sus isótopos, como el deuterio y el tritio. Estos elementos posibilitan que se hable de la fusión como una fuente de energía prácticamente inagotable: el deuterio se encuentra en grandes cantidades en el agua, mientras que el tritio se produce en la misma reacción de fusión.

Para inducir experimentalmente la fusión se utilizan en la actualidad aceleradores de partículas, donde éstas alcanzan velocidades próximas a la de la luz. Con estos aparatos se ha podido estudiar no sólo el proceso de fusión, sino la estructura interna misma de los núcleos. Sin embargo, para producir energía mediante la fusión nuclear el uso de estos aceleradores resulta inoperante, puesto que para acelerar cada núcleo es necesario invertir mucha más energía de la que se obtiene de la fusión.

La fuente natural más cercana de fusión es nuestra estrella, el Sol, donde se dan las condiciones necesarias de altas presiones y temperaturas sin que sea preciso inyectarle energía del exterior. En estas condiciones, el Sol se encuentra en estado de plasma, el cuarto estado de la materia, donde los núcleos chocan con mucha frecuencia y a gran velocidad, lo que les permite superar la barrera de repulsión eléctrica que los separa. La primera explicación de este fenómeno, contra la opinión general de sus colegas, fue dada en 1926 por Arthur Eddington, quién además calculó que la temperatura en centro de las estrellas era de unos 40 millones de grados.

En 1952, el ser humano conseguía producir reacciones de fusión de núcleos ligeros con liberación de enormes cantidades de energía, al explosionar la primera bomba H (de Hidrógeno) en la isla Elugelab del Pacífico. Para conseguir las decenas de millones de grados necesarias para producir tan altos ritmos de fusión, se colocó dentro de la bomba H una bomba atómica de fisión, que al explosionar actuaba de detonador de la primera. Se demostraba así que se podía obtener energía a partir de procesos de fusión nuclear, pero si se quería utilizar para abastecer los consumos domésticos e industriales, era necesario hacerlo de forma controlada. Comenzó así la investigación que familiarmente se denomina “fusión caliente”, y más correctamente, “fusión termonuclear”.

Una alternativa a la fusión “caliente” es la denominada “fusión fría“. Presentada como idea por primera vez en 1926 por los científicos alemanes Paneth y Peters, consiste en aprovechar la propiedad de algunos metales como el titanio, el paladio y el platino de absorber grandes cantidades de hidrógeno. En años posteriores, varios científicos propusieron diversas técnicas para conseguir esta forma de fusión, en teoría una forma mucho más barata y sencilla de conseguir energía que con las otras técnicas de fusión “en caliente” o fisión. Una de las que más repercusión tuvo es la de Martin Fleischmann y Stanley Pons, que afirmaron en 1989 haber conseguido por fin tan ansiado objetivo. Sin embargo, intentos posteriores de reproducir el experimento por otros científicos del mundo entero dejaron en evidencia las afirmaciones de Fleischmann y Pons. En la actualidad, a pesar de ser un campo de trabajo un tanto desprestigiado, tras el fracaso de 1989, algunos científicos siguen investigando en este campo. En opinión de Carlos Sánchez López, catedrático de Física de la Universidad Autónoma de Madrid y responsable del único experimento español de fusión fría, “se trata de un fenómeno complejísimo, que de ser confirmado, trastocaría una parte de la Física actual.”

Los científicos aseguran que el peligro que suponen los reactores de fisión de una reacción en cadena incontrolable, que acabe esparciendo radioactividad a miles de kilómetros, desaparece con la fusión. Los productos de la reacción no intervienen en el proceso, por lo que ante cualquier accidente el reactor, en teoría, dejaría de funcionar. Según el ex director del proyecto ITER español y actual director general de Política Tecnológica, Carlos Alejaldre, el ITER no creará residuos como los que producen las centrales nucleares sino “restos de material activado de media y baja actividad” no peligrosos. El único combustible que produce es helio, “un gas inerte que se utiliza para hinchar los globos de nuestros hijos”.

Por ello, Alejaldre critica la postura de algunas organizaciones ecologistas, contrarias al proyecto, lo que se debe a una “falta de información”. En su opinión, uno de los problemas se centra en que a veces se compara este proyecto con las actuales centrales nucleares, “pero esta comparación no es muy justa, incluso para las propias nucleares. Para hacer entender este proyecto deberíamos imaginar una vasija de 1.000 metros cúbicos, que es una barbaridad porque tiene 33 metros de alto por 33 de ancho. Si allí le metemos un gramo de combustible, entenderemos la dificultad que supondría para que este gramo supusiera un problema”, señalaba. Asimismo, considera que el impacto medioambiental del ITER es mínimo: “tiene impacto porque todo tiene impacto, incluso nuestra propia existencia, pero es insignificante. La seguridad de la fusión que se estudiará en el ITER es intrínseca porque las energías interiores que se alcanzarán en el reactor no tendrán suficiente potencia para romper el confinamiento”.

Por su parte, los detractores del ITER no ven tan claro que los riesgos sean “mínimos”, y lo consideran asimismo un gran derroche de dinero. En opinión de Iñigo Herraiz, de la Agencia de Información Solidaria (AIS) “más allá del interés científico del proyecto, el ITER parece una decisión política encaminada a garantizar los intereses de los señores del petróleo durante unas cuantas décadas más”. Greenpeace, Ecologistas en Acción, World Information Service on Energy / Nuclear Information and Resource Service (WISE/NIRS) y el Grup de Cientifics y Tècnics per un Futur No Nuclear, defendían en el informe “El ITER, un agujero negro en la economía energética” que “existen tecnologías limpias y renovables y un alto potencial de ahorro y eficiencia energética para hacer frente al cambio climático y combatir la pobreza”, por lo que consideraban razonable rechazar una tecnología “centralizada e intensiva en capital, con escasa capacidad para generar empleo, y que aumenta la brecha tecnológica con el Tercer Mundo”.

En el informe, además, presentaban algunas de las cosas que se podrían hacer con los 13.000 millones de euros del proyecto ITER: conseguir un ahorro de 400 euros anuales sobre un edificio con sistemas más eficientes (en 20 años el ahorro acumulado sería superior a 24 mil millones, casi el doble de lo invertido en el ITER); proporcionar cocinas solares a 90 millones de hogares y electricidad con paneles solares a más de 40 millones de hogares en países en desarrollo, etc.

Además, los responsables del citado informe ponían en tela de juicio que se trate de una energía segura y limpia, y recuerdan que la fusión deuterio-tritio “tiene que hacer frente a tres problemas ambientales que no se pueden minimizar: la manipulación de cantidades respetables de tritio (material radiactivo), la radiactividad inducida en la estructura del reactor y los residuos radiactivos generados. En la web del ITER se admite que “los peores isótopos tardarán unos 200.000 años en descomponerse a niveles aptos para reutilizar el material mediante el contacto humano directo”. Asimismo, el informe también matiza la promesa de “energía ilimitada” que se asocia a la fusión nuclear, puesto que el litio, base fundamental de la reacción, se encuentra en proporciones parecidas a la del uranio en la superficie de la Tierra.

Un informe de la oficina española del WISE indicaba que existen numerosos problemas que afectan a todas las etapas de la vida operativa del reactor. Para empezar, como toda gran instalación industrial, la construcción del ITER tendrá un considerable impacto ambiental en el emplazamiento escogido para su ubicación. Una vez construido el reactor experimental – según el proyecto original, el tiempo estimado entre el inicio de la construcción y la puesta en marcha es de 96 meses- es preciso transportar los combustibles de un modo regular. Aunque se colocarán varias medidas de precaución, el tritio ofrece el peligro de que pueda escapar a otras ubicaciones tanto en el interior como al exterior de las instalaciones. Y si bien la reacción principal puede ser extremadamente limpia, presenta múltiples efectos colaterales debido a las interacciones del tritio y la cámara donde se produce la reacción.

El informe detalla el coste que supondrá el desmantelamiento del ITER. En primer lugar, habrá que retirar el tritio radiactivo y el polvo activado, una empresa que durará entre 5 y 8 años. El proyecto contempla que la segunda fase -periodo de latencia- durará unos 25 años, hasta asegurar que el nivel de radiactividad permita exposiciones aceptables bajo la normativa vigente hoy en día, aunque es previsible que la normativa se haga más estricta, lo que encarecería extraordinariamente los costes de la última y tercera fase, el desmantelamiento final del reactor, que supondrá un mínimo de seis años. En total se estima, de momento, que se necesiten entre 36 y 39 años para cerrar definitivamente el ITER, prácticamente el doble del periodo de explotación. Al final, las aproximadamente 40.000 toneladas de metales radiactivos procedentes del desmantelamiento del reactor y de cualquier maquinaria radiactiva asociada deberán gestionarse y almacenarse adecuadamente. Según el informe, la cifra de 335 millones de euros considerada como coste de desmantelamiento en el proyecto inicial, “es absolutamente irrisoria y optimista”, y añade que seguramente serán necesarios varios miles de millones de euros más.