LA CARRERA HACIA LA FUSIÓN. Del acuerdo Broader Approach hasta DONES

El 5 de febrero de 2007 se dio un paso decisivo en la carrera hacia la energía de fusión. La Unión Europea y Japón formalizaron el Broader Approach Agreement, un programa de investigación tecnológica de acompañamiento a la construcción del macroproyecto internacional ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor – Reactor Experimental Internacional de Fusión), que sentó las bases de tres grandes proyectos: la validación y diseño de ingeniería de un prototipo de acelerador doble para irradiación de materiales para fusión (IFMIF/EVEDA); un dispositivo de confinamiento de plasma tipo Tokamak (STP – JT-60SA); y un conjunto de actividades (IFERC) relacionadas con el futuro reactor de fusión de demostración-DEMO.

El Broader Approach, firmado en Tokio por representantes del Gobierno japónes y de EURATOM, es clave en la carrera hacia la fusión nuclear y el desarrollo de la planta de energía DEMO, la instalación que sucederá a ITER. Los trabajos se reparten entre Japón y los distintos países europeos, y son coordinados en Europa por Fusion for Energy (F4E).

Los tres proyectos impulsados por el Broader Approach tienen como principal objetivo recopilar la información necesaria en los campos de la física y la tecnología para el diseño y la construcción de DEMO, mediante la construcción de un avanzado dispositivo de fusión, la investigación de materiales duraderos que serán utilizados en las futuras instalaciones de fusión y trabajo preliminar para la construcción del reactor  DEMO.

IFMIF/EVEDA

El proyecto IFMIF (the International Fusion Materials Irradiation Facility – Centro Internacional de Irradiación de Materiales de Fusión) tiene como objetivo último generar un flujo de neutrones similar al que existirá en el reactor DEMO,  a través de reacciones (d,Li)n utilizando un acelerador doble de deuterones, con el fin de estudiar el comportamiento bajo irradiación de los materiales para fusión.

En su fase actual EVEDA (Engineering Validation and Engineering Design Activities – Validación de Ingeniería y Actividades de diseño de Ingeniería), el proyecto IFMIF/EVEDA tiene como objetivo global validar la viabilidad técnica de la gran instalación IFMIF y elaborando el diseño de ingeniería detallado y completo de la instalación IFMIF y validando la operación continua y estable de prototipos de los diferentes subsistemas, como los ya realizados:

• el Prototipo de Acelerador LIPAc, en Rokkasho (Japón),
• el  Lazo de Ensayos de Litio, en Oarai (Japón), junto con experimentos de corrosión realizados en el Lazo de Litio LIFUS6 en Brasimone (Italia),
• el Módulo de Ensayos de Alto Flujo, irradiado en un reactor de fisión y ensayado en el lazo de helio HELOKA (Alemania), complementando el Módulo de Ensayo de Fatiga por Fluencia fabricado y probado en Villigen (Suiza).   

STP (JT-60SA)

Este experimento de fusión, que se desarrolla en Naka (Japón), es un dispositivo Tokamak similar a ITER pero de menor tamaño, que operará como experimento satélite. Su papel será clave para optimizar el funcionamiento de las plantas de energía que se construirán tras ITER. El STP explorará nuevos regímenes de operación, que serán los que en su día utilicen los reactores comerciales, algo para lo que ITER no tiene la flexibilidad, el tiempo de respuesta ni la estructura de costes adecuados.

IFERC

Las actividades relacionadas con el futuro reactor de fusión de demostración-DEMO son desarrolladas por el IFERC (International Fusion Energy Research Center – Centro Internacional de Investigaciones en Energía de Fusión),  establecido en Rokkasho (Japón) y organizado en tres subproyectos:

• DEMO Design and R&D Coordination Centre (DEMO Design and DEMO R&D), para el desarrollo de actividades científicas y tecnológicas necesarias para el diseño de DEMO.
• Computational Simulation Centre (CSC), para proporcionar el entorno de supercomputación necesario para realizar simulaciones a gran escala en plasmas y materiales, predecir el rendimiento de ITER y el diseño de DEMO.
• ITER Remote Experimentation Centre (REC), para ser utilizado como un centro remoto para la preparación de experimentos, monitoreo en tiempo real y análisis de datos para campañas ITER.

IFMIF-DONES

Durante la ejecución del Broader Approach, y como complemento a dicho acuerdo, se han ejecutado, o se están ejecutando, una serie de actividades para la validación del diseño de ingeniería realizado también en el marco de este acuerdo.

Así, solapándose con este importante acuerdo internacional entre Europa y Japón, y desde el año 2015, se está ejecutando otro proyecto para el diseño de una planta de irradiación relativamente más modesta pero con capacidad para ser ampliada hasta un IFMIF completo. A esta planta se le ha dado el nombre de IFMIF DEMO Oriented Neutron Source (IFMIF-DONES) y tiene como objetivo avanzar en la obtención de la información necesaria, en cuanto a daño por radiación en materiales, para el diseño y construcción de DEMO.

Este cambio de IFMIF a DONES tiene su origen en la estrategia de construir DEMO con una reducción de especificaciones y una reducción en los niveles de daño por radiación en los materiales. La ampliación de DONES hasta un IFMIF completo (con dos aceleradores en lugar de uno) podría llevarse a cabo posteriormente para proporcionar información necesaria para el diseño y construcción de un reactor comercial.

Este proyecto se está ejecutando en el marco de las actividades europeas, promovidas, coordinadas y financiadas por EUROfusion, para la consecución de la energía de fusión. EUROfusion reconoce a IFMIF-DONES, junto a ITER, como uno de los pilares fundamentales sobre los que se debe desarrollar la estrategia de europea para la consecución de energía de fusión. El objetivo fundamental del proyecto DONES, en el marco de EUROfusion, es el diseño de ingeniería hasta un punto de madurez suficiente en el que sea posible preparar especificaciones técnicas de contratos con la industria para la fabricación de componentes y la construcción de edificios y sistemas auxiliares.

A nivel nacional español hay actores no menos importantes, como la Junta de Andalucía y el Ministerio de Ciencia e Innovación, que apoyan, complementan y contribuyen a ejecutar esta iniciativa europea.

Desde hace unos años el diseño de DONES ha alcanzado la madurez adecuada para necesitar tener en cuenta también el emplazamiento en el que se ha de construir, implicando requisitos de seguridad, sísmicos, constructivos, etc. El emplazamiento de referencia para el diseño de la planta es Granada desde 2018 gracias a los esfuerzos realizados desde la Junta de Andalucía y el Gobierno de España por preparar una oferta atractiva, con el apoyo de Croacia y otros socios europeos. En este momento nadie duda de que si la planta se construye, Granada será su emplazamiento.

LA PUNTA DEL ICEBERG

Finalmente, como punta del ‘iceberg’ que tiene su origen último y se apoya en el Broader Approach de 2007, cabe añadir que el proyecto IFMIF-DONES Granada ha sido considerado como una infraestructura estratégica para la I+D europea y ha sido incluida en la Hoja de Ruta 2018 del European Strategy Forum for Research Infrastructures (ESFRI), lo que facilita las asignaciones de fondos para su financiación. Así, desde 2019 se desarrolla el Proyecto IFMIF DONES – Preparatory Phase, con financiación del Programa Horizon2020-EURATOM, cuyo objetivo es redactar el borrador de acuerdo para los países participantes, la forma de gobernanza, y preparar las actividades de construcción y operación de la instalación, incluyendo estudios de impacto ambiental, radiológico y los licenciamientos correspondientes. A este respecto, en mayo de 2020 el Consejo de Ministros del Gobierno de España ha dado luz verde a la creación del Consorcio que gestionará la contribución y representación española.