La iniciativa, llamada a redefinir la energía nuclear, tiene como aliado al grupo TECF3IR, liderado por Javier Sanz, cuyos modelos de simulación y sistemas de análisis permiten diseñar instalaciones con la máxima fiabilidad
El Programa Apolo, la Estación Espacial Internacional, el Proyecto Manhattan, el desarrollo del GPS… El ITER (Reactor Termonuclear Experimental Internacional) y sus 24.000 millones de inversión completa el quinteto de proyectos tecnológicos más costosos de la historia. Su objetivo es probar todos los elementos necesarios para la construcción y el funcionamiento de un reactor de fusión nuclear que serviría de demostración comercial.
Este experimento científico a gran escala intenta producir un plasma de fusión que tenga diez veces más potencia térmica que la necesaria para calentar el plasma. Tratará por tanto de perfeccionar la fusión nuclear como una fuente de energía destinada a usos pacíficos e innovadores.
El ITER se está construyendo en Cadarache (Francia). Auspiciado por la IAEA, reunirá los recursos tecnológicos y científicos de los programas de investigación desarrollados por Rusia (el proyecto arranca en 1986 en la URSS bajo el nombre de Tokamak), Estados Unidos, Europa, China, India, Corea del Sur y Japón.
Si todo va bien, el ITER debería generar su primer plasma en diciembre de 2025. Que esto llegue a ocurrir con la máxima seguridad y todas las certidumbres disponibles será en buena parte responsabilidad del grupo TECF3IR, liderado en la UNED por el catedrático de Ingeniería Energética Javier Sanz, e integrado por Francisco Ogando, Rafael Juárez y Patrick Sauvan, entre otros.
Capacidad de anticipación
“El ITER va a ser el gran hito de la fusión. Nos va a permitir decirle a la sociedad que somos capaces de controlar el plasma y producir energía”, explica a Innovaspain Javier Sanz.
El grupo TECF3IR aporta soluciones de análisis y diseño nuclear en sistemas muy complejos; desarrolla modelos de cálculo y software. “En ITER tenemos, por ejemplo, que caracterizar, evaluar y testar los materiales que vamos a utilizar en la construcción de un futuro reactor de fusión real. Será un acelerador de neutrones, y los neutrones interactuarán con los materiales, generando una serie de condiciones muy similares a las que sucederán en la realidad”, detalla Sanz.
En un proyecto “con mayúsculas”, el grupo de la UNED trata de anticiparse al comportamiento de los neutrones en las instalaciones nucleares. “Saber si los neutrones depositan la energía donde queremos y cómo penetra la radiación en cada elemento son asuntos críticos”, afirma el investigador.
Asimismo, Sanz asegura que son capaces de predecir lo que ocurrirá con los campos de radiación -si daña componentes electrónicos o alcanza a los trabajadores- tanto cuando la instalación está en funcionamiento como al estar parada, momento en el que la radiación -de rayos gamma- es más difícil de calcular.
Problemas con los materiales
Una de las grandes dificultades a las que se enfrenta el proyecto estriba en que si bien se da por sentado que será factible la producción de energía, a día de hoy, el ITER no cuenta con los materiales capacitados para generar las condiciones óptimas de seguridad y eficacia como parte integradora de un hipotético reactor demo.
“La radiación de los neutrones daña los materiales disponibles o los ‘activa’, es decir, al interactuar con ellos, y aunque retiremos la fuente de neutrones, se trata de materiales que siguen emitiendo radiación”, afirma Javier Sanz.
En este sentido, se están produciendo distintos avances. Existen materiales, como el Acero 41xx (aceros al cromo-molibdeno) que aguantan bien la radiación, pero que son activados por los neutrones. Sustituir el cromo por wolframio limita esa activación. El resultado son los aceros martensíticos de activación reducida de EUROFER.
Neutrónica computacional
Además de el ITER; IFMIF-DONES y el Acelerador Doble Haz del CIEMAT son otras instalaciones donde el conocimiento del grupo TECF3IR es o será de máxima utilidad. “Ha facilitado las cosas el avance de la neutrónica computacional durante la última década. Las exigencias son muy altas. Lo importante no es solo que somos capaces de desarrollar herramientas de simulación; también sabemos utilizarlas y analizar los resultados. Cubrimos una necesidad: explicamos por qué pasan determinadas cosas”.
En sus ordenadores, los investigadores han construido modelos de esas instalaciones muy próximos a la realidad. Sus mejoras sobre el Tokamak del ITER, dando lugar al modelo más exacto nunca diseñado, han sido publicadas en el número de enero de Nature Energy.
“Hasta ahora, el Tokamak suponía simetrías que no existen en la realidad. Generaba incertidumbres imposibles de evaluar cuando construyamos el reactor”, dice Javier Sanz. “Somos desarrolladores de herramientas pero, fundamentalmente, buenos analistas, capaces de entender lo que sucede, algo clave si tenemos en cuenta las constantes preguntas que recibimos de parte de la Autoridad de Seguridad Nuclear de Francia (ASN)”.
Sus mapas de radiación ya son de uso obligado para todos los equipos que trabajan en ITER. “Hablamos de una instalación del tamaño de varios ‘Bernabeus’, pero nuestros análisis son igualmente válidos a la hora de construir y blindar cualquier instalación de radioterapia con la máxima exactitud a la hora de elegir y distribuir su estructura”.
Un software muy rentable
El software desarrollado por el TECF3IR para estas simulaciones tiene nombres como MCUNED, R2SUNED y D1SUNED. Este último ha sido elegido como el código de referencia para los cálculos de dosis residual en ITER. A raíz de esta elección, ITER-IO ha firmado un contrato con la UNED para autorizar una licencia de uso del código por parte de ITER-IO, o cualquier entidad contratada por ITER. Este contrato, Direct One Step nuclear analysis software package, supone 749.520€. “Reinvertimos el dinero en ampliar el equipo para trabajar cada vez mejor”, apunta Sanz.
“No somos Einstein, pero hacemos bien las cosas”, añade el investigador antes de dar las gracias tanto a la UNED, “por su inmenso apoyo”, como a otros “grandes profesionales” de la energía nuclear española, caso de Ángel Ibarra, jefe de División Tecnología de Fusión en CIEMAT. “Muchos investigadores del grupo procedemos del Instituto de Fusión Nuclear Guillermo Velarde. Sin todas estas ayudas no estaríamos hoy aquí”, concluye Javier Sanz.
