Nuevas herramientas informáticas para la fusión nuclear

Las fusión (no fisión) nuclear se considera una de las fuentes de energía del futuro. En proyectos como el ITER (el tercero más caro de la historia) están trabajando en ello para que sea una realidad, utilizando un reactor Tokamak. Este tipo de reactores y el plasma que se usa en ellos presentan una serie de problemas de control. Ahora un equipo de investigadores de la UPV/EHU liderado por la ingeniera electrónica Goretti Sevillano ofrece nuevas soluciones. Los resultados se han presentado en una tesis y se publicado en las revistas Informatica y Energy.

De entre los reactores analizados, los Tokamak son los que mejor van encaminados en la carrera para obtener energía eficiente de la fusión nuclear. Sevillano detalla su funcionamiento: “Los materiales utilizados en la fusión deben tener unas características concretas, para lo que hay que convertirlos en plasma. A su vez, el plasma debe estar restringido a un espacio reducido, para poder generar la reacción y aprovechar la energía. Con este propósito, en el caso de los Tokamak, se aplica el confinamiento magnético”.

Es decir, el campo magnético crea unas líneas que hacen las veces de muro, sujetando el plasma al espacio que le corresponde. Pero el plasma y el propio dispositivo tienen varios problemas pendientes de solución, y Sevillano ha trabajado con algunos de estos.

“Para desarrollar Tokamak, se deben controlar numerosos parámetros del plasma, así como del dispositivo entero; las corrientes que se van a utilizar, el voltaje, la intensidad… Hasta que no se controle todo esto, estas máquinas no podrán ser utilizadas para producir energía comercializable”, explica la investigadora. En relación a ello, la investigadora ha integrado un código denominado ASTRA en el software Matlab. ASTRA se utiliza con asiduidad para simular el comportamiento de los reactores Tokamak, y la integración de dicho código en Matlab facilitaría el desarrollo de controladores adecuados para estos dispositivos.

Los problemas de control son muy diversos, pero en este caso se ha ahondado en unos parámetros muy concretos relacionados con el plasma. “Controlar los parámetros es necesario para obtener la máxima energía posible del plasma, y la cantidad de esta energía extraíble se calcula en base a la corriente: hay que mantener la mayor cantidad de energía posible durante el mayor tiempo posible. Por eso, hay que controlar estos parámetros mediante el control, a su vez, de las múltiples bobinas y voltajes de la estructura”, añade.

En palabras de Sevillano, en este trabajo de investigación se ha hecho una sola rama de lo que sería todo un árbol. “Lo que yo he hecho no es más que un paso para hacer más cosas. El objetivo de todos estos cometidos es diseñar una máquina capaz de generar energía comercializable, dentro del proyecto ITER”, explica. Es un cometido a largo plazo: llevan 50 años trabajando en la fusión nuclear, y calculan que obtendrán frutos hacia el 2050.

La tesis de Sevillano se ha defendido en la UPV/EHU con el título Herramientas para el control del plasma en reactores Tokamak de fusión nuclear: integración Astra-Matlab y control en tiempo real. La investigadora considera que con la fusión nuclear se obtendría más energía que con la fisión, en la que se basan las centrales nucleares actuales. En una fisión, se produce una fractura del núcleo de un átomo, pero en la fusión dos átomos ligeros se unen.

“En las reacciones de fisión hay riesgo de explosión -señala Sevillano-, pero no así en la fusión, por lo que nunca ocurriría nada parecido a lo de Chernóbil o Fukushima. Además, los residuos generados de la fisión tienen una vida muy larga, y son radioactivos; en la fusión, no. Asimismo, los combustibles son más accesibles. En la fisión se aplica uranio o plutonio, y su acceso no está tan extendido; en la fusión se aplica helio o tritio, los cuales se pueden obtener del agua o la tierra”.