El CDTI estimula el liderazgo de la industria nacional en el camino hacia la energía más prometedora del futuro

Belén del Cerro, Punto Focal con la industria para proyectos de fusión (ITER)

El CDTI maximiza el retorno tecnológico e industrial derivado de la contribución española a las Grandes Instalaciones Científicas. También promueve que los contratos ejecutados en estas infraestructuras por la industria nacional sean de la mayor relevancia y excelencia técnica posible.

Ana Belén del Cerro, Punto Focal con la industria para proyectos de fusión (ITER), analiza la importante labor que realizan muchas compañías españolas en el ámbito de la fusión nuclear.

Según el físico Stephen Hawking, la energía de fusión es la tecnología más prometedora para la humanidad y ello explica el motivo por el que 35 países, representando el 80% del PIB mundial, participan en la construcción del mayor reactor experimental –International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER, el camino en latín)–, existente hasta ahora.

La producción de la energía de fusión será sostenible, segura, no contaminante, prácticamente ilimitada, de gran eficiencia y estará disponible en cualquier país.

Para darnos una idea de la eficiencia que alcanzaría la “energía de las estrellas”, la cantidad de combustible necesaria en una central de fusión para suministrar electricidad a una ciudad de un millón de habitantes durante un año podría caber en un camión pequeño de 60 kg, mientras que utilizando otros recursos naturales se necesitarían 400.000 toneladas de carbón o 250.000 de petróleo. Además, el combustible necesario sería fácilmente accesible para cualquier país: deuterio, que se obtiene del agua del mar, y tritio que se consigue del litio mediante la propia reacción de fusión, por lo que se necesitará muy poca cantidad de litio.

ITER, piedra angular en el camino para conseguir energía de fusión

Foto ITER Organization: Construcción del ITER a vista de drones.

Los orígenes del International Thermonuclear Experimental Reactor se remontan a 1985 cuando Mikhail Gorbachev y Ronald Reagan impulsaron la realización de este gran proyecto.

ITER es la infraestructura más importante de todo el roadmap europeo para conseguir energía de fusión y será la instalación de fusión nuclear más grande del mundo. Está concebida como una instalación experimental que será pionera en demostrar la viabilidad científica y tecnológica de la energía de fusión por confinamiento magnético. Este proyecto es, además, un marco único de colaboración internacional en el que los 29 países de EURATOM-UE, así como Estados Unidos, Rusia, Japón, China, Corea del Sur e India están invirtiendo para hacer frente al coste –aproximadamente unos 20.000 millones de euros– que supondrá la puesta en marcha de este gran coloso.

Foto ITER Organization: Evolución de la construcción del ITER

Aunque ITER será el primer tokamak en conseguir ganancia neta en producción de energía, el primer prototipo de reactor de fusión nuclear que enviará energía a la red eléctrica, será DEMO (DEMOnstration Power Plant) y, en el camino para llegar a DEMO, será necesario el despliegue de toda una serie de infraestructuras de apoyo entre las que la más importante es DONES (DEMO-Oriented Neutron Source).

Las contribuciones de los países participantes al proyecto se gestionan a través de agencias domésticas que, en el caso de Europa recae en Fusion for Energy (F4E), ubicada en Barcelona y cuyos fondos proceden, fundamentalmente, de la Unión Europea. Europa contribuye con el 45% de la construcción y el 34% de las operaciones que se llevan a cabo en este proyecto internacional que se encuentra, actualmente, en el 71% de su construcción y que entrará en funcionamiento, previsiblemente, el primer plasma en 2025, aunque las operaciones que se lleven a cabo con deuterio y tritio comenzarán en 2035.

También cabe destacar, por su relevante papel, la labor que desempeña ITER Organization (IO), organismo ubicado en Cadarache, que lidera la gestión global del proyecto y se ocupa de las labores de diseño básico, planificación, integración, ensamblaje, pruebas, puesta en marcha y desmantelamiento.

Recientemente, ha alcanzado uno de los retos más importantes del proyecto con el comienzo del ensamblaje de este coloso. El pistoletazo de salida se dio en una ceremonia en la que participaron los más altos representantes políticos de los países contribuyentes, destacando, entre otros, el Comisario europeo de Energía, el Presidente de Francia, así como los Directores Generales de IO y de F4E.

Foto: ITER Organization. Maqueta del ITER

Retos tecnológicos del proyecto

El ITER, con sus más de 23.000 toneladas y 73 metros de altura, es un first of a kind cuyos componentes representan algunos de los retos tecnológicos más desafiantes de las próximas décadas. Los retos que persigue ITER son conseguir 500 MW de potencia, es decir, 30 veces más que el reactor de fusión JET; una ganancia de 10 y obtener, además, un funcionamiento de manera autosostenida durante 8 minutos.

Recrear en la Tierra el mecanismo que se produce de manera natural en las estrellas no es tarea fácil. El objetivo de conseguir fusionar dos isotopos de hidrógeno es uno de los mayores desafíos tecnológicos a los que nos podemos enfrentar. En las estrellas este proceso se produce gracias a su enorme fuerza de la gravedad, pero reproducir en la Tierra esas condiciones pasa por lograr un plasma confinado magnéticamente a más de 150 millones de grados centígrados, es decir, 10 veces más que la temperatura en el Sol y separado sólo a una distancia de 10 metros de los imanes superconductores más potentes del Universo, cuya temperatura alcanzará los -269ºC.

Calentar el plasma hasta los 150 millones de grados necesarios no es evidentemente tarea fácil y para conseguirlo será necesario usar la radiofrecuencia (mismo principio que los microondas), así como inyectar iones acelerados que aumenten las colisiones de las partículas.

Foto ITER Organization: Inserción de la base del criostato 2

El éxito de ITER depende de la integración de multitud de tecnologías críticas como son los materiales de primera pared, sistemas de control, diagnósticos, criogenia y mantenimiento remoto, entre otras. Así, por ejemplo, los materiales que constituyen la “primera pared” se encontrarán en la parte de la cámara más cercana al plasma y estarán sometidos al intenso bombardeo de neutrones calientes por lo que deberán ser muy eficientes en la evacuación del calor.

Controlar el plasma es también uno de los mayores desafíos a los que se enfrenta el proyecto. Habrá que evitar, por una parte, las pérdidas, turbulencias e inestabilidades que se generan en los límites del plasma, teniendo en cuenta, además, que cualquier mínima impureza pararía la reacción.

El CDTI es el punto focal con la industria española en fusión nuclear

El Ministerio de Ciencia e Innovación ha encomendado al CDTI la labor de maximizar el retorno tecnológico e industrial derivado de la contribución española a las Grandes Instalaciones Científicas y promover que los contratos ejecutados en estas infraestructuras por la industria nacional sean de la mayor relevancia y excelencia técnica posible.

En todas estas infraestructuras, el CDTI ha sido designado como ILO (Industrial Liaison Officer), es decir, como punto de contacto entre la organización internacional y las empresas españolas interesadas en participar en las oportunidades industriales. El CDTI, centraliza la red de ILOs nacionales para las Grandes Instalaciones, haciendo difusión de las licitaciones que ofrecen estas instituciones. En su labor de apoyo a las empresas, este organismo organiza eventos temáticos, ayuda en la formación de consorcios y asesora a las compañías en la presentación de ofertas, dando a conocer las capacidades de la industria nacional y haciendo, además, seguimiento de los contratos adjudicados a entidades nacionales.

En este en enlace se puede descargar el Catálogo de capacidades de la industria nacional en GICs recientemente editado.

El sector de Big Science se considera estratégico para el CDTI. Por este motivo, este Centro pone a disposición de las empresas interesadas su panoplia de instrumentos con la idea de que las compañías desarrollen proyectos tecnológicos que contribuyan a su capacitación para poder optar a contratos futuros en estos organismos.

Más de 300 contratos para las empresas españolas

Actualmente, España ocupa la tercera posición, después de Francia e Italia, en el ranking europeo de contratación por países tanto en F4E, como en IO. Esta posición se mantiene incluso si se excluyen los contratos de obra civil. Este hecho es aún más relevante si se considera que las empresas españolas están compitiendo en un mercado altamente competitivo y sin reglas de retorno garantizado. Desde 2008 las empresas españolas han recibido más de 300 contratos para el proyecto ITER que ascienden a más de 900 millones de euros.

Cabe resaltar, por su importancia tecnológica, la participación de compañías españolas en el suministro de los imanes superconductores más grandes del planeta, habiendo contribuido en la fabricación de las bobinas toroidales y liderando el contrato de las herramientas de fabricación de las bobinas poloidales.

En tecnologías de materiales, destacan los contratos adjudicados para diferentes prototipos de los First Wall o piezas compuestas con paneles de Berilio que estarán en contacto con el plasma y actuarán como primera barrera, protegiendo a la cámara de vacío. Nuestra industria también destaca en diagnósticos y en instrumentación y control y también está participando en el proceso de ensamblaje del reactor, destacando los contratos conseguidos para el soporte en alineamiento y metrología y ensamblaje del tokamak.

Las empresas nacionales también están trabajando en la fabricación de diferentes componentes de MITICA (Megavolt ITER Injector and Concept Advancement) que es un prototipo a escala real del inyector de neutrones que se utilizará en ITER para calentar el plasma.

Pero éste, no es el único componente relevante en el que la industria nacional está contribuyendo, así, por ejemplo, se está participando en tanto en la fabricación como en el desarrollo de maquetas de ensamblaje de uno de los componentes más complejos, la cámara de vacío.

Por último, en ingeniería civil destaca la participación nacional en el consorcio adjudicatario de la ingeniería de las edificaciones del proyecto y en el soporte al contratista, mientras que en obra civil, la industria nacional participa en la construcción del edificio tokamak -el edificio estrella de ITER-, entre otros contratos.

Oportunidades futuras

La gran capacitación técnica e interés de la industria nacional en este proyecto han facilitado que nuestra industria se convierta en líder del sector. Es razonable tener expectativas muy positivas en relación a que este posicionamiento se consolide y se refuerce, aún más, en un futuro.

En el caso de F4E, existirán oportunidades en obra civil con el comienzo de la fase II de los edificios, con importantes contratos a partir de 2021. También importantes oportunidades en diagnósticos, donde, además, en muchos casos las licitaciones estarán dirigidas a pymes. A partir de 2021 también existirán importantes contratos en antenas y en los componentes internos a la vasija y, por último, a partir de 2023 existirán oportunidades en criogenia y el ciclo de combustible.

En los próximo años, ITER Organization adjudicará los grandes contratos de ensamblaje;  en diseño CAD, componentes mecánicos, sistemas de detritiación, control, diagnósticos y sistemas de monitorización del tokamak, y, sobre todo, en la construcción de la “hot cell” del ITER que está valorada en más de 1000 millones de euros.

Aquellas entidades que estén interesadas en conocer con más detalle estas oportunidades pueden ponerse en contacto con el Departamento de Grandes Instalaciones del CDTI a través de la dirección: gi@cdti.es

Pocos proyectos en el mundo combinan semejante nivel de ciencia y tecnología de vanguardia para afrontar un objetivo tan ambicioso como es la producción de energía ilimitada para las futuras generaciones.

DONES, la apuesta española en el roadmap europeo de fusión

España ha presentado su candidatura para que la DEMO-Oriented Neutron Source (DONES, por su siglas en inglés), se establezca en Granada. Esta fuente de neutrones, única en el mundo, es uno de los pilares fundamentales del programa de fusión. Con un coste aproximado de 600 millones de euros, DONES permitirá caracterizar e irradiar los materiales que se utilizarán en DEMO y, posteriormente, en los futuros reactores de fusión.

La localidad de Escúzar ha sido seleccionada como el emplazamiento que albergaría DONES si la infraestructura se ubicara en Europa.

Desde el CDTI se han venido organizando diferentes eventos y actos de apoyo a la candidatura española y se ha elaborado, conjuntamente con el CIEMAT, un estudio sobre el impacto socio-económico e industrial que supondría albergar DONES en Granada.

Adicionalmente, el CDTI ha financiado, con más de 9,4 millones de euros, proyectos tecnológicos desarrollados por empresas españolas que permitirán capacitarlas en las futuras licitaciones que se convoquen para DONES.

Por último, me gustaría poner de relieve el gran trabajo que se está realizando en la organización de la segunda edición del BSBF2021 (Big Science Business Forum). El CDTI, conjuntamente con el Ministerio de Ciencia e Innovación y CIEMAT, lidera la organización de este evento que se celebrará, del 28 de septiembre al 1 de octubre de 2021, en el Palacio de Congresos de Granada, y reunirá a los máximos representantes de las principales Grandes Instalaciones Científicas europeas e industrias del sector.

Este foro se organiza en Granada en apoyo a DONES y tiene como objetivo promover las oportunidades de negocio que presenta la Industria de la Ciencia a las empresas europeas que, en los próximos cinco años, se estima en más de 38.000 millones de euros.

 

El CDTI

El CDTI es el órgano de la Administración General del Estado que apoya la innovación basada en conocimiento, asesorando y ofreciendo ayudas públicas a la innovación mediante subvenciones o ayudas parcialmente reembolsables. El CDTI también internacionaliza los proyectos empresariales de I+D e innovación de empresas y entidades españolas y gestiona la participación española en los organismos internacionales de I+D+I, como Horizonte2020 y Eureka, y en las industrias de la Ciencia y el Espacio. Adicionalmente, a través de la iniciativa Innvierte Economía Sostenible, apoya y facilita la capitalización de empresas tecnológicas.

+ info en:

Este contenido es copyright © 2020 CDTI, EPE. Está permitida la utilización y reproducción citando la fuente (revista digital perspectivacdti.es) y la identidad digital de CDTI (@CDTIoficial).