El estancamiento político entre la UE y Suiza ensombrece la investigación sobre fusión nuclear
La fusión nuclear limpia puede ser la energía del futuro. No obstante, debido al actual estancamiento político con la UE, Suiza corre el riesgo de quedar excluida de proyectos de investigación prometedores, advierte el director del Centro Suizo del Plasma de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL).
En un rincón del campus de la EPFL, los equipos de investigación realizan casi a diario experimentos con plasma -un gas supercalentado- en una máquina ‘tokamak’ con forma de rosquilla, en su afán por desarrollar la fusión nuclear práctica, el proceso energético que impulsa el Sol y otras estrellas.
“Hacemos unos 40 experimentos diarios -40 disparos de plasma- y solemos trabajar cuatro días a la semana”, explica Ambrogio Fasoli, director del Centro Suizo del PlasmaEnlace externo, que alberga el tokamak.
El centro de la EPFL es uno de los mejores laboratorios de investigación sobre la fusión del mundo, que colabora en el desarrollo de la energía de fusión y en el éxito del ITER, un proyecto internacional de investigación situado en el sur de Francia que pretende construir el mayor reactor de fusión nuclear del mundo.
La instalación suiza está especializada en el análisis del comportamiento del plasma y de las mejores formas de calentarlo y confinarlo. Sus investigadores han colaborado estrechamente con el ITER, e incluso han trabajado directamente en el diseño del sistema de calentamiento por microondas para el megaproyecto.
El Centro Suizo de Plasma de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) es uno de los mejores laboratorios de investigación sobre la fusión del mundo. La EPFL es miembro del Consorcio EUROfusionEnlace externo, 30 organizaciones de investigación sobre la fusión y universidades de 25 Estados miembros de la Unión Europea más el Reino Unido, Suiza y Ucrania. Juntos, los científicos han establecido un programa de investigación guiado por la Hoja de Ruta Europea hacia la Energía de Fusión.Enlace externo
En palabras del director del SPC, Ambrogio Fasoli: “El Centro Suizo de Plasma tiene como objetivo hacer que el ITER sea un éxito, desarrollar las bases científicas y tecnológicas de la DEMO [una central de demostración, sucesora del ITER], preparar a las próximas generaciones de científicos e ingenieros de la fusión y explotar los efectos secundarios del plasma y la fusión para la industria y la sociedad. Con el ITER, demostraremos la viabilidad científica y tecnológica de la fusión en la Tierra, mientras que DEMO probará que la energía de fusión puede desplegarse comercialmente”.
El SPC cuenta con unos 120 empleados y más de 40 estudiantes de posgrado en seis áreas de investigación: Teoría de los Plasmas, Física Básica del Plasma, Física del Tokamak TCV, Colaboraciones Internacionales, Superconductividad para la Fusión y Aplicaciones del Plasma.
El tokamak TCV, situado en el campus de la EPFL, es una de las instalaciones de investigación de la fusión más importantes del mundo. Funciona como parte del Consorcio EUROfusionEnlace externo y para programas científicos nacionales. Científicos de todo el mundo viajan a la EPFL para realizar experimentos con el tokamak.
La fusión se basa en el principio de que se puede liberar energía al forzar la unión de los núcleos atómicos en lugar de dividirlos, como en el caso de las reacciones de fisión que impulsan las centrales nucleares actuales.
Las enormes fuerzas gravitatorias generadas por las estrellas no pueden reproducirse en la Tierra, lo que significa que se requieren temperaturas mucho más altas -por encima de los 100 millones de grados Celsius- para unir el hidrógeno en el plasma generado en los tokamaks.
No hay materiales que puedan soportar el contacto directo con ese calor. Por eso, para lograr la fusión en el laboratorio, los científicos han ideado una solución en la que el plasma se mantiene dentro de un campo magnético con forma de rosquilla en el interior de un tokamak donde se pueden realizar experimentos.
A diferencia de la quema de combustibles fósiles o del proceso de fisión, la fusión ofrece la perspectiva de una energía abundante sin contaminación, residuos radiactivos ni gases de efecto invernadero. Sin embargo, su uso no estará disponible, si tiene éxito, hasta la segunda mitad de este siglo.
Un paso importante
En febrero se produjo un gran avance en la búsqueda de la energía de fusión nuclear cuando los científicos europeos informaron que un experimento realizado en el laboratorio Joint European Torus (JET)Enlace externo de Culham (Inglaterra) había establecido un récord de energía de fusiónEnlace externo producida (59 megajulios durante cinco segundos), duplicando con creces la marca anterior. El récord anterior del JET era de 22 megajulios durante menos de un segundo, establecido en 1997.
“No debemos entusiasmarnos demasiado con el número real de megajulios de energía térmica”, afirma Ambroglio Fasoli, que ha trabajado estrechamente con otros investigadores de la EPFL en el proyecto. La energía producida por el reciente experimento JET fue pequeña: se calcula que fue suficiente para hervir el agua de unos 60 hervidores.
Pero Fasoli cree que el experimento representa un paso muy importante que valida las opciones de diseño para el ITER.
ITER – “lo estamos haciendo de verdad”
Las obras de construcción del megaproyecto ITER, situado en Saint-Paul-lès-Durance, se han completado en un 80%.
“Estamos en un punto que no hay vuelta atrás. Lo estamos haciendo de verdad”, afirma Ambroglio Fasoli.
La fecha oficial prevista para el inicio del ITER es 2025. Pero debido a la pandemia de COVID-19, cabe esperar nuevos retrasos relacionados con el complicado montaje de los componentes.
“Espero que la fecha de puesta en marcha se retrase un año y medio para el primer plasma. No obstante, el primer plasma no significa los primeros grandes experimentos, que están previstos para 2035”, afirma Fasoli.
Los científicos llevan décadas trabajando para intentar desarrollar la energía de fusión. Mientras que el ITER se centrará en la ciencia, demostrando la viabilidad de la tecnología, no producirá realmente electricidad: eso sólo ocurrirá cuando se construya un reactor de muestra. Los científicos afirman que podría estar disponible en torno a 2050 y, si es viable, podría contruirse una primera generación de reactores de energía de fusión en la década de 2060 o 2070.
Paralización de la participación suiza
Suiza, y la EPFL en particular, son actores importantes en la comunidad de la fusión nuclear. El país alpino ha cooperado estrechamente con la Comunidad Europea de la Energía Atómica (Euratom) en el ámbito de la fusión nuclear desde 1979, y ha participado indirectamente en la construcción del ITER como miembro del organismo de contratación de la UE Fusion for Energy. Desde 2014 la EPFL también es miembro del Consorcio EUROfusion, un grupo de 30 organizaciones de investigación sobre la fusión y universidades de 25 países europeos que trabajan para el éxito del ITER.
Desde 1979 Suiza coopera estrechamente con la Comunidad Europea de la Energía Atómica (Euratom) en el ámbito de la fusión nuclear. Decidió participar indirectamente en el ITER a partir de 2007 como miembro de Fusion for Energy, el organismo de la UE que supervisa las contribuciones, en lugar de ser miembro directo de la Organización ITER. Suiza ha participado activamente en la directiva del organismo de la UE y, por extensión, en la del proyecto ITER. Entre 2007 y 2020, Suiza aportó a la UE 274,5 millones de francos (293 millones de dólares) para este fin.
Dado que la continuación de la participación en Fusion for Energy en 2021-2027 está vinculada a las negociaciones entre Suiza y la UE relativas a la asociación de Suiza al programa de financiación de la investigación Horizonte Europa, las Iniciativas Digitales Europeas y el programa Euratom 2021-2025, la participación suiza en el ITER está actualmente suspendida. Las empresas e instituciones de investigación suizas sólo pueden responder a las licitaciones lanzadas por Fusion for Energy y la Organización ITER si las competencias requeridas no están disponibles en los países miembros de estas organizaciones.
(FuenteEnlace externo: Secretaría de Estado de Educación, Investigación e Innovación (SEFRI por sus siglas en francés))
“Como miembros de EUROFusion y Euratom, participamos plenamente en el ITER. Eso significó estar representado por Euratom en el Consejo del ITER, participar en las actividades de la agencia de compras de la UE para el ITER en Barcelona, llamada Fusion for Energy, y poder solicitar la compra de componentes del ITER, como académicos, pero sobre todo como industriales. Eso ya no es posible”, explica Ambroglio Fasoli, refiriéndose a las consecuencias directas del fin de las negociaciones para un acuerdo marco entre la UE y Suiza el pasado mes de mayo.
La situación sigue estancada, y la participación suiza en el ITER y en Fusion for Energy se ha suspendido como consecuencia directa de las tensas relaciones entre Bruselas y Berna.
Después de que Suiza rompiera las conversaciones hace un año, la UE redujo la participación de Suiza en el programa de financiación de la investigación Horizonte Europa, dotado con 100 000 millones de euros, restringiendo el acceso a subvenciones y proyectos científicos, incluso en el campo de la energía de fusión.
“Los contratos del ITER que teníamos antes, que en realidad eran bastantes porque teníamos mucho éxito, se mantendrán. Pero no podemos firmar ningún contrato nuevo. Desde enero estamos excluidos del consejo de administración de Fusion for Energy”, señala Fasoli.
Los recientes cambios políticos significan que Suiza ya no forma parte del tratado de Euratom que rige el acceso a EUROfusión. Se ha encontrado una solución a corto plazo que permite a los investigadores seguir contribuyendo a los proyectos de fusión europeos. El Centro Suizo de Plasma es ahora miembro asociado de EUROfusión a través del Instituto Max Planck de Física del Plasma de Alemania.
Repercusiones en la industria
Sin embargo, la situación es peor para la industria suiza, añade Fasoli. Para el periodo 2007-2019, la participación de Suiza en el ITER generó 190 millones de francos en contratos para las empresas suizas que suministran componentes de alta tecnología.
“En algunos de los proyectos estamos paralizados. No podemos conseguir contratos. Seguimos trabajando en los proyectos científicos, en las colaboraciones más informales, y todo lo que hacemos se relaciona en cierta medida con el ITER. Pero no podemos participar directamente. No podemos enviar gente a ITER”, explica.
“El personal del ITER es muy amable. De hecho, están dispuestos a cerrar un ojo o dos y dejarnos participar en algunas reuniones y demás. Saben de nuestros conocimientos especializados, pero en algún momento les dirán que dejen de trabajar con los suizos”.
El ITER fue concebido e impulsado conjuntamente durante la Guerra Fría por los dirigentes estadounidenses y rusos Ronald Reagan y Mijaíl Gorbachov. Rusia, junto con China, la UE, India, Japón, Corea y Estados Unidos, es uno de los siete fundadores de este proyecto de 35 años cuyo objetivo es demostrar la viabilidad de la energía de fusión como fuente de energía a gran escala y sin emisiones de carbono.
El portavoz del ITER, Laban Coblentz, subrayó que el proyecto sigue siendo “un intento deliberado de países con ideologías diferentes de construir físicamente algo juntos”.
Rusia ha contribuido activamente al ITER. Por ejemplo, es uno de los principales proveedores del material superconductor de niobio-estaño para los imanes del ITER y fabrica componentes cruciales como los giroscopios.
Ucrania, por su parte, forma parte de EUROfusion. Al parecer, el instituto de Kharkiv ha sufrido daños durante la invasión rusa de Ucrania.
El estancamiento actual no ha tenido consecuencias negativas para los estudiantes, insiste el director. Pero es importante que Suiza pueda participar en la investigación y el desarrollo de la fusión nuclear en Europa, pues de lo contrario “probablemente será menos atractiva para los extranjeros”.
Si el bloqueo persiste, será un desastre para Suiza, sus investigadores de fusión nuclear y la industria suiza, subraya Fasoli.”No es sólo una cuestión de dinero; significaría también no participar en el esfuerzo en el que todo el mundo está involucrado”.
Traducido del inglés por Carla Wolff
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