Tema: Infraestructuras para Energía Nuclear en el Mundo

Como no existe hilo específico en Urbanity abro hilo.

Mi intención en este hilo es ver el estado y los avances del ITER y de todas las alternativas viables para conseguir fusión nuclear para usos pacíficos.

Y cito Wiki.

ITER


El ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, en español Reactor Termonuclear Experimental Internacional) es un consorcio internacional formado, en 1986, para demostrar la factibilidad científica y tecnológica de la fusión nuclear. El ITER se construirá en Cadarache (Francia) y costará 10.300 millones de euros, convirtiéndolo en el segundo proyecto más caro, después de la Estación Espacial Internacional.

Iter, además, significa el camino en latín, y este doble sentido refleja el rol de ITER en el perfeccionamiento de la fusión nuclear como una fuente de energía para usos pacíficos.

Objetivos de ITER

Su objetivo es probar todos los elementos necesarios para la construcción y funcionamiento de un reactor de fusión nuclear que serviría de demostración comercial, además de reunir los recursos tecnológicos y científicos de los programas de investigación desarrollados en ese entonces por la Unión Soviética, los Estados Unidos, Europa (a través de EURATOM) y Japón. El ITER cuenta con el auspicio de la IAEA, así como una forma de compartir los gastos del proyecto.

Diseño

El reactor experimental de fusión nuclear está basado en el diseño ruso, llamado tokamak. Éste es la base de la construcción del modelo de demostración comercial. El reactor se basa en la fusión nuclear (energía que se genera en el Sol), y se perfila como una de las tecnologías para generar energía renovable, relativamente limpia y barata.

Socios

Los actuales socios del consorcio son: Unión Europea (UE), Rusia (en reemplazo de la Unión Soviética), Estados Unidos (entre 1999-2003 decidió no participar), Japón, China (desde febrero 2003), Corea del Sur (desde mayo 2003) e India (desde diciembre 2005). Entre 1992-2004 participó Canadá.

El 21 de mayo de 2006 se anuncia que físicos estadounidenses han superado uno de los problemas de la fusión nuclear usando el modelo Tokamak, el fenómeno llamado modos localizados en el borde, o ELMs (por sus siglas en inglés) que provocaría una erosión del interior del reactor, obligando a su reemplazo frecuentemente.

En un artículo publicado el domingo 21 de mayo de 2000 en la revista británica Nature Physics, un equipo dirigido por Todd Evans de la empresa General Atomics, California, anuncia que descubrieron que un pequeño campo magnético resonante, proveniente de las bobinas especiales ubicadas en el interior de la vasija del reactor, crea una interferencia magnética “caótica” en el borde del plasma que detiene la formación de flujos.

El 24 de mayo de 2006 los siete socios del proyecto ITER --Unión Europea, Japón, Estados Unidos, Corea del Sur, la India, Rusia y China-- firmaron en Bruselas el acuerdo internacional para el lanzamiento del reactor de fusión internacional con el modelo Tokamak, que se construirá en Cadarache, en el Sudeste de Francia usando el diseño Tokamak. Los costes de construcción del reactor se estimaron en 4.570 millones de euros y la duración de la construcción en 10 años. La UE y Francia se comprometieron a contribuir con el 50% del costo, mientras que las otras seis partes acordaron aportar cada una alrededor del 10%.

Selección de la sede

Durante el proceso para definir emplazamiento del centro de investigación y del futuro reactor de fusión se presentaron varios inconvenientes. Durante el mes de Noviembre existe una pugna entre Francia y España por la obtención de la candidatura de la UE para situar el ITER. La opción española tras descartar algunas fue Vandellós. El 26 de Diciembre de 2003, se elige finalmente la candidatura de Cadarache como la opción de la UE.

En diciembre de 2003 los seis miembros no pudieron decidirse entre situarlo en Francia o en Japón. Al parecer, por motivos políticos los Estados Unidos estuvieron en contra de la candidatura de Francia (presumiblemente por su negativa a apoyar la invasión de Irak de 2003), lo cual dificultó la decisión definitiva.


Mapa de Cadarache, Francia, lugar escogido como sede de ITER



Se llegó a plantear la posibilidad de que la UE siguiese adelante con el proyecto sin Japón y Estados Unidos. Esto fue sugerido por la Comisión Europea y por Francia, que contaban con que la aportación de estos dos países podría sustituirse con la entrada de nuevos socios y con aumentos de los países de la UE. Se había anunciado que India, Suiza y Brasil estarían dispuestos a participar en el proyecto europeo.

Los sitios candidatos fueron:

Cadarache (Cerca de Marsella), (contaba con el apoyo de la UE, Rusia y China)

Rokkasho, Japón (contaba con el apoyo de Estado Unidos, Japón y Corea del Sur)

El 28 de junio de 2005 en Moscú, se llegó finalmente a un acuerdo sobre la localización del reactor, que será ubicado en Cadarache.

La UE asumirá el 40% de los costos de construcción, Francia costeará un 10% adicional mientras que los cinco socios restantes sufragarán 10% cada uno.

El Primer ministro de Francia en ese momento, Dominique de Villepin, consideró que el ITER conllevaría la creación de 4.000 puestos de trabajo en su país.


ITER - Wikipedia, la enciclopedia libre

Vamos a bucear un poco en la página oficial del ITER.

ITER - the way to new energy

Pages - Tokamak

Pages - PlasmaConfinement

Pages - BeyondITER

Pages - DAs

Pages - ITERMission

Pages - BuildingITER

Building ITER

A panoramic view of the ITER platform in Cadarache where construction will begin in 2009 on buildings and facilities. Photo: Agence ITER France.



A panoramic view of the ITER platform in Cadarache where construction will begin in 2009 on buildings and facilities. Photo: Agence ITER France.Site preparation at Cadarache in Southern France began in January 2007, representing an important first milestone in the ten year-long construction process to build ITER.

Work is divided into two main phases: preparation of the physical site and the subsequent construction of the ITER buildings.

Site Preparation

The ITER project is situated on a total of 180 hectares of land in St-Paul-lez- Durance, a commune in the Provence-Alpes-Côte d'Azur region of Southern France that is already home to France's nuclear research centre, the CEA (Commissariat à l'Energie Atomique).

The most important feature of the ITER site will be a raised 42-hectare platform - the approximate size of 60 soccer fields - that will hold the scientific buildings and facilities. As part of France's engagements as the host country, site work is carried out under the responsibility of the Agence ITER France, an entity of the CEA.





Site Clearing


Preparatory site work has taken two years to complete, including clearing and levelling of 40 hectares for the ITER platform. Photo: Agence ITER France.

Preparatory site work has taken two years to complete, including clearing and levelling of 40 hectares for the ITER platform. Photo: Agence ITER France.About 90 hectares were cleared for the ITER project, leaving half the site in its original wooded state. This first phase of work took over one year to compete. Particular care was taken to protect the local fauna and flora: an ecological inventory was completed before starting the work during which several plant and animal species were identified for protection in specific on-site zones. These included some types of bats, birds, beetles, butterflies, and a rare variety of orchid.

Archaeological surveys made by the French Institute INRAP followed, revealing several traces of the past in the soil of the ITER site. A lime kiln, a charcoal oven and remnants of a glass factory were discovered that dated from the 18th century. Alongside the public road during work for the ITER hydraulic network, several tombs were also found that were presumably part of a small necropolis dating to the 5th century A.D.



Site Levelling

The site levelling began in March 2008 and was completed in April 2009. The platform for ITER scientific buildings and facilities is now ready. It measures 1 kilometre long by 400 metres wide, and totals about 42 hectares; it is one of the largest man-made levelled surfaces in the world. 2.5 million cubic metres of material were excavated in the process. Most of this material has been re-employed on site for backfill. An estimated 350 000 tons of ITER buildings will be erected on this platform.



ITER Building Construction

ITER buildings will be designed to merge into the surrounding landscape. The tallest building, housing the Tokamak, will culminate at 57 metres and be visible from some distance away. Its design will take its height into account in order to reduce its visual impact on the landscape.Office Buildings

The future ITER Organization headquarters. Photo: Ricciotti.



The future ITER Organization headquarters. Photo: Ricciotti.After erecting temporary office space for 300 staff on the ITER site in 2008, Agence ITER France will begin work on the permanent ITER Organization headquarters in 2009, with delivery projected for 2012. The 18 700m² building is designed to house 750 ITER staff, a 500-seat amphitheatre, a library and a restaurant. It has been conceived to fit gracefully into the natural surroundings, and will conform to the highest environmental standards.

Scientific Buildings

Construction of the scientific buildings and dedicated areas on the ITER platform will be managed by the European Domestic Agency, Fusion for Energy.

The Tokamak building will be the core of ITER, where fusion experiments will begin in 2018. The reinforced concrete structure will sit 5 1/2 stories underground (17 metres) and 19 stories above (57 metres). Adjacent to the main building, an assembly hall will be the location for pre-assembly of Tokamak components.

Auxiliary buildings encircling the Tokamak will include cooling towers, electrical installations, a control room, facilities for the management of waste, and laboratory facilities.



ITER Itinerary

Key components for the Tokamak will be manufactured in the seven Member States and shipped to France by sea. From the port in Berre l'Etang on the Mediterranean, the components will be transported by special convoy along the 106 kilometres of the ITER Itinerary to Cadarache. The exceptional size and weight of certain of the Tokamak components made large-scale public works necessary to widen roads, reinforce bridges and modify intersections. Cost will be shared by the Bouches-du-Rhône department Council (79%) and the French State (21%). Work on the Itinerary will be completed in 2009.

During the ITER construction phase, 200 of these exceptional convoys will travel by night at reduced speeds along the ITER Itinerary, bypassing 16 villages, negotiating 16 roundabouts, and crossing 35 bridges

Pages - ITERAndBeyond

ITER & Beyond

ITER aims to gain the data necessary to the design and operation of the first electricity-producing fusion power plant. Scientists will study plasmas under conditions similar to those expected in a future power plant. ITER will be the first fusion experiment to produce net power. It will also test key technologies, including: heating, control, diagnostics, and remote maintenance.

The Phases of ITER



The construction work on ITER is expected to come to an end in 2017. A commissioning phase will follow that will ensure all systems operate together and prepare the machine for the achievement of the first plasma. ITER's operational phase is expected to last for 20 years. First a several-year "shakedown" period of operation in pure Hydrogen will be run during which the machine will remain accessible for repairs, in order to test the most promising physics regimes. This will be followed by operation in Deuterium with a small amount of Tritium to test sheilding provisions. Finally, scientist will launch a third phase with increasingly frequent full operation with an equal mixture of Deuterium and Tritium, at full fusion power.

On to DEMO

ITER is not an end in itself: it is the bridge toward a first plant that will demonstrate the large-scale production of electrical power and Tritium fuel self-sufficiency. This is the next step after ITER: the Demonstration Power Plant, or DEMO for short. A conceptual design for such a machine could be complete by 2017. If all goes well, DEMO will lead fusion into its industrial era, beginning operations in the early 2030s, and putting fusion power into the grid as early as 2040.

While ITER is being constructed and DEMO is in its conceptual phase, several fusion installations, with different characteristics and objectives, will be operating around the world to conduct complementary research and development in support of ITER. In Japan, the construction of the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF) has started. This installation, part of the "Broader Approach" Agreement, will test and qualify the advanced materials needed for a full-scale fusion plant.

By the last quarter of this century, if ITER and DEMO are successful, our world will enter the Age of Fusion - an age when mankind covers a significant part of its energy needs with an inexhaustible, environmentally benign, and universally available resource.

Bueno ahora vamos a seguir con el NIF.

National ignition Facility

Y cito Wikipedia

National Ignition Facility - Wikipedia, la enciclopedia libre

National Ignition Facility



Un trabajador dentro de la cámara de combustión del NIF.

La instalación NIF (National Ignition Facility), es el gran proyecto de Estados Unidos de fusión inercial, tratándose principalmente de una instalación militar, cuyo objetivo básico es el mantenimiento de la competencia en el ámbito de la simulación de armas nucleares por medio de la realización de microexplosiones nucleares controladas.



Energía de fusión

De las dos opciones existentes para conseguir alcanzar la fusión para la producción de energía se han desarrollado (o se están desarrollando) grandes instalaciones que pretenden la demostración de la posibilidad de dicha producción.

Para el confinamiento magnético se va a construir en Francia ITER y posteriormente está previsto construir la instalación DEMO que será la que realmente demuestre la viabilidad de uns instalación industrial.

Para el confinamiento inercial se han construido o se están construyendo diversas instalaciones, siendo NIF y Laser MegaJoule (LMJ) las más importantes de ellas.


Funcionamiento

NIF posee 192 láseres de neodimio vidrio de 1.8 MJ que emiten a 1053 nm. Luego de procesar el haz en 48 lineas que contienen 16 amplificadores cada una, culmina en una onda de 351 nm.

Utiliza el ataque indirecto. Esto significa que focaliza los 192 haces láser en un envoltorio de alto Z (llamado holraum) que transforma, con una eficiencia alta, la luz láser en rayos X que interaccionan fuertemente con el blanco de deuterio-tritio, y consiguen una gran homogeneidad en la presión ejercida sobre el mismo.

Ensayos nucleares

Este tipo de instalaciones están surgiendo debido a la prohibición de ensayos nucleares en superficie, con lo que se hizo necesaria la simulación mediante pequeñas explosiones controladas. La instalación equivalente en Francia es el Laser MegaJoule.


Inicio

La construcción comenzó en 1997 con un plazo de 6 años y un presupuesto original de U$S 1.100 millones. La finalización de la construcción fue certificada el 31 de Marzo de 2009, con un costo de U$S 3.100 millones. El primer experimento fue realizado en mayo del 2009.

La producción de energía para aplicación civil es, de todos modos, un objetivo a largo o muy largo plazo para este tipo de instalaciones.


Ventajas sobre el confinamiento magnético

Las ventajas de una instalación de confinamiento inercial respecto de una de confinamiento magnético son:

1.No es necesario crear un alto vacío en torno al blanco, condición imprescindible en el caso de los plasmas utilizados en el confinamiento magnético.

2.Tampoco es necesario crear sistemas de confinamiento del combustible nuclear.

3.Las paredes estructurales afectadas por la radiación generada en las reacciones de fusión, no deben ser sustituidas periódicamente debido a los daños producidos por esas radiaciones.

4.También resulta más fácil proteger la estructura de la máquina de fusión inercial frente a las radiaciones. Normalmente esto se hace con duchas de litio líquido que además es productor de combustible adicional. Esta característica supone una mayor protección para toda la instalación, incluida la instrumentación necesaria para el control de las reacciones, así como una reducción importante en la cantidad de residuos radiactivos generados. Esta solución será probada para el confinamiento magnético en ITER.

5.Los niveles de radiactividad en los componentes de una instalación de fusión magnética en funcionamiento son mayores que en una de fusión inercial, lo que obligará inevitablemente a unos tratamientos más costosos de los residuos generados, como serán la telemanipulación para la retirada y sustitución de elementos irradiados, así como la posibilidad de la necesidad de almacenamientos geológicos profundos para mantener durante el periodo necesario los residuos con una alta actividad.

Un sistema de fusión necesitará una cantidad diaria cercana al medio kilo de tritio para su combustible. El tritio es un producto residual de los actuales reactores de fisión, no encontrándose en la naturaleza en cantidades significativas. No es así con el deuterio 2H, que se encuentra de forma natural mezclado en el agua junto al isótopo de hidrógeno 1H más común. Ese tritio, si se recogiera de todos los lugares en donde puede encontrarse actualmente, se encontraría en unos cuantos kilos como máximo (3∙1026 núcleos de tritio por kilogramo).

Para resolver esta dificultad, en las instalaciones de fusión inercial se ha recurrido al uso de unas duchas de litio líquido que generan tritio suficiente, al interaccionar con los neutrones procedentes de fusiones anteriores, para no necesitar una reintroducción continuada de ese isótopo del exterior de la instalación, siendo suficiente un reciclado de los materiales procedentes del interior de la cámara de fusión para generar nuevos elementos de combustible.

Se ha estimado que la realización de un experimento de ignición será cinco veces más barato en el caso de la fusión inercial que en el caso de la fusión magnética.