Artigo traducido por un sistema de tradución automática. Máis información aquí.

Proxecto ITER

Baséase na fusión nuclear como nova fonte de enerxía
Por miren 3 de Febreiro de 2005

Imaxínase una fonte de enerxía barata, limpa e case inesgotable? O proxecto ITER podería ser a base que faría realidade ese soño, mediante a construción dun reactor de fusión nuclear. Con todo, o seu elevado custo – uns 13 mil millóns de euros- e as dúbidas sobre si é tan eficaz e limpo como din, pono en dúbida.

Que é o ITER?

A procura de fontes de enerxía que poidan saciar o cada vez maior apetito enerxético do ser humano é un dos principais retos do século XXI. Na actualidade, a maior parte da enerxía obtense queimando recursos non renovables como o petróleo, o cal se estima que cubrirá a demanda global durante uns 50 anos se se mantén constante o nivel de consumo. Una das vías que se propoñen é a fusión nuclear, a forma na que as estrelas producen cantidades inxentes de enerxía. Os científicos demostraron que pode ser posible “domesticarla” na Terra, o que suporía, segundo os seus defensores, una fonte de enerxía limpa, barata e practicamente inesgotable, e en definitiva, a solución ao problema de abastecemento.

A idea de construír un reactor de fusión nuclear remóntase a 1985, cando os entón presidentes da antiga Unión Soviética e Estados Unidos, Mijail Gorvachov e Ronald Reagan respectivamente, subscribiron un acordo paira desenvolver un proxecto conxunto. O ITER (das siglas en inglés Reactor Internacional Termonuclear Experimental, e que tamén significa “camiño” en latín) (http://www.iter.org/) formábase en 1986 como consorcio internacional formado por devanditos países, Europa (a través de EURATOM, e Xapón, como paso previo antes de pór en marcha un verdadeiro reactor comercial.

O deseño do proxecto foi concluído a finais de 1990, aínda que os problemas de financiamento foron minando o seu futuro: EEUU recortou fondos en 1995, e outros países expresaron as súas dúbidas. O investimento estimado paira o custo total, uns 13 mil millóns de euros, é sen dúbida uno dos principais obstáculos a salvar. A situación empeorou en 1998, cando o Congreso norteamericano puxo fin ao financiamento que outorgaba o seu país, o que supuxo que o proxecto só quedaba financiado por Canadá, a UE e Xapón, co achegue da experiencia de Rusia. No entanto, en 2003 podíase respirar con máis optimismo, posto que EEUU volvía ao proxecto, e China pedía formalmente asociarse ao proxecto contribuíndo cun 10% á xigantesca iniciativa. O país que asuma a súa construción deberá contribuír cun 10% do investimento total, aínda que as ganancias netas tamén serán importantes, e xerarase emprego do que se beneficiarán uns 200 científicos especializados e outros 400 técnicos de apoio, ademais de miles de postos de traballo directos e indirectos.

Neste sentido, o proceso de decisión sobre a localización do ITER iniciouse en 2002, aínda que as negociacións están bloqueadas. Por unha banda, a UE, que ten o apoio de Rusia e China, propón Cadarache, en Francia, mentres Xapón, que conta co respaldo de Estados Unidos e Corea do Sur, ofrece a localidade nipoa de Rokkasho-Mura. A postura norteamericana foi considerada por Francia una represalia pola súa postura ante a guerra de Iraq. Neste intervalo de tempo, as outras dúas sedes que se presentaban como candidatas, Clarington en Canadá e Vandellós en España, foron finalmente refugadas. Canadá retirouse da última fase de negociación, mentres que a Unión Europea decidiu apostar finalmente pola localidade francesa paira defender os intereses europeos fronte a Xapón.

O principal escollo paira os contendentes é, como diciamos, o diñeiro necesario. A UE decidiu achegar 1.850 millóns de euros e en setembro anunciou que India, Suíza e Brasil estarían dispostos a participar no proxecto europeo, aínda que só os suízos concretaron a contía que achegarían. Pola súa banda, Francia propuxo aumentar a súa contribución ao ITER de 475 a 914 millóns de euros, un 20% do custo total de construción. No entanto, os ministros de Investigación da UE reiteraron a súa vontade de que o proxecto ITER desenvólvase entre os seis socios internacionais, pero sen excluír a outra opción.

O prazo de construción do reactor é de 10 anos e a súa explotación doutros 20 anos, tras os cales deberá ser desmantelado, una fase que podería alargarse até 40 anos. A medio camiño, cara ao ano 2040, espérase que todo estea en condicións para que a rede eléctrica poida abastecerse da enerxía producida por fusión nuclear. Se tivese éxito, aínda faltarían pasos importantes e moito tempo até a chegada de reactores comerciais de fusión nuclear, cuxa existencia non se prevé antes de 2050.

Como funciona?

O problema tecnolóxico que expón a fusión é formidable: débese confinar un plasma moi quente durante un certo tempo. Ferrán Tarrasa, enxeñeiro da Asociación Nuclear Ascó-Vandellós II apunta que “paira iniciar reaccións termonucleares de fusión requírese quentar un gas de deuterio e tritio a temperaturas próximas aos 100 millóns de graos”. Fortes campos magnéticos, producidos por enormes imáns superconductores, serán utilizados paira confinar o plasma nunha vasija de reactor en forma de aro, coñecida como “tokamak” (siglas rusas de” toroidalnya kamera” e “magnetnaya katushka” que significan “cámara toroidal e bobina magnética”).

O combustible que utilizará o ITER é una mestura de deuterio e tritio, dúas dos isótopos (núcleos atómicos con igual número de protones pero distinto de neutróns) do hidróxeno, que tamén son utilizados na bomba H. O deuterio extráese da auga do mar e é utilizado amplamente nalgúns reactores nucleares, mentres que o tritio, que se produce no mesmo reactor, é practicamente exclusivo dos programas de armas nucleares. O tritio é radioactivo e ten una vida media de 12,3 anos, por iso é polo que deba ser substituído das bombas H para que estas funcionen.

A cantidade de electricidade que se pretende xerar por fusión nuclear é de 410 megawatts, comparable á que xera una pequena central eléctrica. Con todo, o ITER non está deseñado paira xerar electricidade senón paira servir de modelo ás futuras centrais nucleares de fusión. Doutra banda, o ITER require 110 megawatts de enerxía de entrada. Por esta razón, mesmo se se conectase una turbina e un xerador de vapor ao ITER, estes 110 megawatts deberían restarse dos 150 megawatts que xeraría aproximadamente a turbina, deixando una produción eléctrica total de 40 megawatts. Esta escasa produción tamén é utilizada como escusa paira non seguir financiando o proxecto. A menos que se descubran novas técnicas paira mellorar o rendemento, o reactor de fusión deseñado paira xerar electricidade terá que ser

moito máis grande, o que fará que sexa moito máis custoso que o xa carísimo ITER.Uno dos usos que lla dará ao ITER será pór a proba a tecnoloxía de “manto de litio”, na que os neutróns da reacción por fusión reaccionan co litio para xerar tritio, cuxo interese é militar fundamentalmente. Por esta razón, un informe gobernamental estadounidense de 1987 suxeriu que o programa de armas nucleares fágase cargo dalgúns dos gastos da investigación da fusión. No entanto, o informe advertiu que “asociar a enerxía por fusión co programa de armas nucleares podería ter serias consecuencias en termos de aceptación pública”.

Outra posibilidade que se baralla é a do “reactor híbrido de fisión/fusión“, que “reproduciría” materiais fisionables como o uranio 233 (a partir do torio) ou o plutonio 239 (a partir do uranio). Estes materiais poderían utilizarse inmediatamente paira xerar máis electricidade mediante a fisión, ou ser extraídos paira utilizarse noutros reactores ou armas nucleares. Con todo, ao combinar o proceso de fusión co de fisión, o reactor híbrido tamén combinaría os inconvenientes que carrexa cada un destes procesos.

Fusión e fisión nuclear

Un dos erros máis frecuentes é confundir a fusión coa fisión. Na fisión nuclear, método utilizado nas actuais centrais nucleares, a xeración de enerxía prodúcese ao romper o núcleo pesado dun átomo como o uranio, con 92 protones e 146 neutróns. Paira fisionarlo, fanse chocar neutróns e introdúcense no núcleo, que perde estabilidade e se fisiona, é dicir, se desintegra.

Como os neutróns non teñen carga eléctrica, penetran sen problemas no núcleo de uranio; este a o romper en dous libera gran cantidade de enerxía e emite neutróns (un pouco máis de dous en media por cada fisión). Eses neutróns poden, á súa vez, inducir novas fisiones doutros núcleos de uranio, e así sucesivamente, co que se xera una reacción en cadea. Esta operación, controlada, é a base do funcionamento dos reactores nucleares de fisión utilizados paira xerar enerxía eléctrica.

Pola súa banda, a reacción de fusión nuclear require que dous núcleos se acheguen o suficiente para que a forza nuclear atractiva fágase sentir e fúndanse nun só, e como consecuencia despréndese una gran cantidade de enerxía. Como os núcleos están cargados positivamente repélense con forza ao achegarse, e para que cheguen a unirse deben ser sometidos a temperaturas de millóns de graos centígrados e presións elevadísimas. Cantos máis lixeiros sexan os núcleos, máis sinxelo é o achegamento; por iso é polo que o combustible ideal paira a fusión nuclear sexa o hidróxeno e os seus isótopos, como o deuterio e o tritio. Estes elementos posibilitan que se fale da fusión como una fonte de enerxía practicamente inesgotable: o deuterio atópase en grandes cantidades na auga, mentres que o tritio prodúcese na mesma reacción de fusión.

Paira inducir experimentalmente a fusión utilízanse na actualidade aceleradores de partículas, onde estas alcanzan velocidades próximas á da luz. Con estes aparellos púidose estudar non só o proceso de fusión, senón a estrutura interna mesma dos núcleos. Con todo, paira producir enerxía mediante a fusión nuclear o uso destes aceleradores resulta inoperante, posto que paira acelerar cada núcleo é necesario investir moita máis enerxía da que se obtén da fusión.

A fonte natural máis próxima de fusión é a nosa estrela, o Sol, onde se dan as condicións necesarias de altas presións e temperaturas sen que sexa preciso inxectarlle enerxía do exterior. Nestas condicións, o Sol atópase en estado de plasma, o cuarto estado da materia, onde os núcleos chocan con moita frecuencia e a gran velocidade, o que lles permite superar a barreira de repulsión eléctrica que os separa. A primeira explicación deste fenómeno, contra a opinión xeral dos seus colegas, foi dada en 1926 por Arthur Eddington, quen ademais calculou que a temperatura en centro das estrelas era duns 40 millóns de graos.

En 1952, o ser humano conseguía producir reaccións de fusión de núcleos lixeiros con liberación de enormes cantidades de enerxía, ao estourar a primeira bomba H (de Hidróxeno) na illa Elugelab do Pacífico. Paira conseguir as decenas de millóns de graos necesarias paira producir tan altos ritmos de fusión, colocouse dentro da bomba H unha bomba atómica de fisión, que ao estourar actuaba de detonador da primeira. Demostrábase así que se podía obter enerxía a partir de procesos de fusión nuclear, pero si queríase utilizar paira abastecer os consumos domésticos e industriais, era necesario facelo de forma controlada. Comezou así a investigación que familiarmente denomínase “fusión quente”, e máis correctamente, “fusión termonuclear”.

Una alternativa á fusión “quente” é a denominada “fusión fría“. Presentada como idea por primeira vez en 1926 polos científicos alemáns Paneth e Peters, consiste en aproveitar a propiedade dalgúns metais como o titanio, o paladio e o platino de absorber grandes cantidades de hidróxeno. En anos posteriores, varios científicos propuxeron diversas técnicas paira conseguir esta forma de fusión, en teoría una forma moito máis barata e sinxela de conseguir enerxía que coas outras técnicas de fusión “en quente” ou fisión. Una das que máis repercusión tivo é a de Martin Fleischmann e Stanley Pons, que afirmaron en 1989 conseguir por fin tan ansiado obxectivo. Con todo, intentos posteriores de reproducir o experimento por outros científicos do mundo enteiro deixaron en evidencia as afirmacións de Fleischmann e Pons. Na actualidade, a pesar de ser un campo de traballo un tanto desprestixiado, tras o fracaso de 1989, algúns científicos seguen investigando neste campo. En opinión de Carlos Sánchez López, catedrático de Física da Universidade Autónoma de Madrid e responsable do único experimento español de fusión fría, “trátase dun fenómeno complejísimo, que de ser confirmado, trastornaría una parte da Física actual.”

Posibles riscos

Os científicos aseguran que o perigo que supoñen os reactores de fisión dunha reacción en cadea incontrolable, que acabe esparciendo radioactividade a miles de quilómetros, desaparece coa fusión. Os produtos da reacción non interveñen no proceso, polo que ante calquera accidente o reactor, en teoría, deixaría de funcionar. Segundo o ex director do proxecto ITER español e actual director xeral de Política Tecnolóxica, Carlos Alejaldre, o ITER non creará residuos como os que producen as centrais nucleares senón “restos de material activado de media e baixa actividade” non perigosos. O único combustible que produce é helio, “un gas inerte que se utiliza paira inchar os globos dos nosos fillos”.

Por iso, Alejaldre critica a postura dalgunhas organizacións ecoloxistas, contrarias ao proxecto, o que se debe a unha “falta de información”. Na súa opinión, uno dos problemas céntrase en que ás veces se compara este proxecto coas actuais centrais nucleares, “pero esta comparación non é moi xusta, mesmo paira as propias nucleares. Paira facer entender este proxecto deberiamos imaxinar una vasija de 1.000 metros cúbicos, que é una barbaridade porque ten 33 metros de alto por 33 de ancho. Se alí metémoslle un gramo de combustible, entenderemos a dificultade que suporía para que este gramo supuxese un problema”, sinalaba. Así mesmo, considera que o impacto ambiental do ITER é mínimo: “ten impacto porque todo ten impacto, incluso nosa propia existencia, pero é insignificante. A seguridade da fusión que se estudará no ITER é intrínseca porque as enerxías interiores que se alcanzarán no reactor non terán suficiente potencia paira romper o confinamento”.

Pola súa banda, os detractores do ITER non ven tan claro que os riscos sexan “mínimos”, e considérano así mesmo un gran malgaste de diñeiro. En opinión de Iñigo Herraiz, da Axencia de Información Solidaria (AIS) “máis aló do interese científico do proxecto, o ITER parece una decisión política encamiñada a garantir os intereses dos señores do petróleo durante unhas cantas décadas máis”. Greenpeace, Ecoloxistas en Acción, World Information Service on Energy / Nuclear Information and Resource Service (WISE/NIRS) e o Grup de Cientifics e Tècnics per un Futur Non Nuclear, defendían no informe “O ITER, un buraco negro na economía enerxética” que “existen tecnoloxías limpas e renovables e un alto potencial de aforro e eficiencia enerxética paira facer fronte ao cambio climático e combater a pobreza”, polo que consideraban razoable rexeitar una tecnoloxía “centralizada e intensiva en capital, con escasa capacidade paira xerar emprego, e que aumenta a brecha tecnolóxica co Terceiro Mundo”.

No informe, ademais, presentaban algunhas das cousas que se poderían facer cos 13.000 millóns de euros do proxecto ITER: conseguir un aforro de 400 euros anuais sobre un edificio con sistemas máis eficientes (en 20 anos o aforro acumulado sería superior a 24 mil millóns, case o dobre do investido no ITER); proporcionar cociñas solares a 90 millóns de fogares e electricidade con paneis solares a máis de 40 millóns de fogares en países en desenvolvemento, etc.

Ademais, os responsables do citado informe puñan en cuestión que se trate dunha enerxía segura e limpa, e lembran que a fusión deuterio-tritio “ten que facer fronte a tres problemas ambientais que non se poden minimizar: a manipulación de cantidades respectables de tritio (material radioactivo), a radioactividade inducida na estrutura do reactor e os residuos radioactivos xerados. Na web do ITER admítese que “os peores isótopos tardarán uns 200.000 anos en descomporse a niveis aptos paira reutilizar o material mediante o contacto humano directo”. Así mesmo, o informe tamén matiza a promesa de “enerxía ilimitada” que se asocia á fusión nuclear, posto que o litio, base fundamental da reacción, atópase en proporcións parecidas á do uranio na superficie da Terra.

Un informe da oficina española do WISE indicaba que existen numerosos problemas que afectan a todas as etapas da vida operativa do reactor. Paira empezar, como toda gran instalación industrial, a construción do ITER terá un considerable impacto ambiental no emprazamento escollido paira a súa localización. Una vez construído o reactor experimental – segundo o proxecto orixinal, o tempo estimado entre o inicio da construción e a posta en marcha é de 96 meses- é preciso transportar os combustibles dun modo regular. Aínda que se colocarán varias medidas de precaución, o tritio ofrece o perigo de que poida escapar a outras localizacións tanto no interior como ao exterior das instalacións. E aínda que a reacción principal pode ser extremadamente limpa, presenta múltiples efectos colaterais debido ás interaccións do tritio e a cámara onde se produce a reacción.

O informe detalla o custo que suporá o desmantelamento do ITER. En primeiro lugar, haberá que retirar o tritio radioactivo e o po activado, una empresa que durará entre 5 e 8 anos. O proxecto contempla que a segunda fase -período de latencia- durará uns 25 anos, até asegurar que o nivel de radioactividade permita exposicións aceptables baixo a normativa vixente hoxe en día, aínda que é previsible que a normativa se faga máis estrita, o que encarecería extraordinariamente os custos da última e terceira fase, o desmantelamento final do reactor, que suporá un mínimo de seis anos. En total estímase, de momento, que se necesiten entre 36 e 39 anos paira pechar definitivamente o ITER, practicamente o dobre do período de explotación. Ao final, as aproximadamente 40.000 toneladas de metais radioactivos procedentes do desmantelamento do reactor e de calquera maquinaria radioactiva asociada deberán xestionarse e almacenarse adecuadamente. Segundo o informe, a cifra de 335 millóns de euros considerada como custo de desmantelamento no proxecto inicial, “é absolutamente irrisoria e optimista”, e engade que seguramente serán necesarios varios miles de millóns de euros máis.