Proyecto ITER: Un nuevo futuro energético (II)

Este artículo constituye la segunda parte de: Proyecto ITER: Un nuevo futuro energético (I)

La participación en el diseño y la construcción del Proyecto ITER están entre los retos más apasionantes que abordan los equipos de diseño y construcción de Ferrovial Agroman. Como comentábamos en el post anterior, se trata de un proyecto solidario y ecológico que involucra parte de los países más avanzados del planeta. El objetivo consiste en la producción de energía libre de CO2 de forma similar a como se produce en el Sol, por el fenómeno de fusión atómica.

El combustible necesario para ello es el hidrógeno en sus dos isótopos, deuterio y tritio que se diferencian del hidrógeno convencional en que disponen de uno y dos neutrones adicionales respectivamente en su núcleo. La reacción, se produce tras llevar al estado de plasma este combustible, lo que acontece aproximadamente a 100 mill. ºC, temperatura 10 veces superior a la que tiene lugar en el sol.

Para que esto sea posible, se introduce la materia equivalente a un sello de correos con una densidad un millón de veces inferior a la de la atmósfera en un contenedor similar a un donut hueco, o toroide, donde se calienta y confina gracias a enormes campos eléctricos. Una vez en éste estado se producen colisiones entre los átomos que se fusionan formando núcleos estables de helio y desprendiendo un neutrón altamente energético. La energía que se obtiene así, se aprovecha ya de forma similar a la de otras centrales moviendo turbinas con el vapor de agua que es generado por el calentamiento. La gran ventaja de este sistema de producción de energía es la seguridad, ya que ante un accidente que afecte al proceso, éste se detendría por sí solo.

Como comentábamos, aún deberán de transcurrir algunos años hasta que esté listo el complejo ITER, donde está previsto que el primer plasma se obtenga para el año 2020. El reactor que lo hará posible, denominado Tokamak tiene carácter experimental y la tecnología que le soporta permite obtener un rendimiento de diez a uno considerando la energía que se obtiene en relación a la que se introduce, o lo que es lo mismo, se obtendrán 500MW, la producción de una central hidroeléctrica de tamaño mediano, por cada 50MW de potencia introducidos para poner en marcha el proceso.

Ferrovial Agroman no solamente tiene el encargo de la construcción, sino también varias etapas del diseño de estos edificios. Como cabe esperar en un entorno de estas características, la exigencia de calidad del proyecto es máxima, como lo son también los requerimientos de diseño entregados por el cliente y que abarcan todo el espectro entre la generalidad de la organización de la obra y el detalle de las aceleraciones que tienen lugar en determinada planta de un edificio bajo el episodio sísmico para el que se calculan sus elementos. Sin ir más lejos, para el diseño frente a terremotos, se están instalando de aisladores sísmicos bajo el conjunto de edificios del Tokamak. Estos aisladores están formados por elementos deformables bajo esfuerzos transversales que van situados sobre un conjunto de plintos –  tal como muestra la imagen de abajo – permiten independizar la respuesta del edificio frente al movimiento del suelo reduciendo su afección.

Del mismo modo, han de considerarse también otras cargas de carácter accidental tales como las debidas a explosiones o al posible impacto de aeronaves además de los riesgos de incendio. A este respecto se están realizando, mediante modelos de dinámica de fluidos computacional, estudios de la temperatura que pueden alcanzar los elementos estructurales durante diferentes escenarios de incendio de acuerdo con las características y presencia de materiales combustibles para dotarles de la adecuada protección.

Cabe detenerse también en otras singularidades tales como la maquinaria que se alojará en dichas instalaciones y que viene determinada por la forma de operar y ensamblar los distintos elementos que forman parte del proceso. Este podría ser el caso del transporte del criostato, el mayor componente aislado del complejo, lo que obliga a prever el paso de vehículos como el de la Ilustración 6 ó al empleo de una pareja de impresionantes puentes grúa capaces de mover cargas de hasta 1500 toneladas trabajando de forma sincronizada y que operarán en los edificios destinados al ensamblaje y al alojamiento el reactor.

A fin de a fin de conocer la presencia de cualquier discontinuidad en el terreno que pueda tener alguna influencia en el comportamiento de la cimentación, se está realizando un enorme esfuerzo en la obtención de información sobre el terreno. Cada emplazamiento de edificio o instalación es investigado al detalle, particularizándose las soluciones de cimentación hasta donde resulta necesario. Se combinan para ese estudio técnicas convencionales tales como la realización de sondeos y extracción y ensayo de las muestras de terreno obtenidas, así como la investigación geofísica mediante múltiples tecnologías (sistemas de refracción, sísmica entre sondeos o cross hole, georadar y tomografía eléctrica).

El diseño del proyecto ITER es a su vez una suma de múltiples sub-tareas de diseño llevadas a cabo por multitud de empresas diferentes de todos los países intervinientes. De una parte se trata del diseño de aspectos propios de cualquier edificación industrial: cimentación, estructuras, cerramientos, particiones, acabados y de las instalaciones de drenaje, suministro, ventilación, aire acondicionado, electricidad, etc., necesarias para su función. De otra parte abarcan el diseño de las instalaciones de proceso que están directamente relacionadas con la función que corresponde a cada uno de estos edificios dentro del conjunto.

Para asegurar la coordinación de este enorme puzle se ha confiado en el uso del programa CATIA (en la imagen inferior) concebido para el diseño tridimensional, fabricación e ingeniería asistida por ordenador y que procede del mundo de la industria aeronáutica. Constituye un sistema integrador y una maqueta virtual donde se representa al detalle cada aspecto de cualquiera de las instalaciones y de los edificios e incluso de las reservas de espacio requeridas para su operación y mantenimiento.

Las necesidades de ajuste en el diseño son de total importancia y para ello se trabaja en tiempo real contra el servidor donde está alojado el modelo completo, bien desde las propias instalaciones centrales en Cadarache, o bien de forma remota desde las oficinas de diseño de los diferentes equipos intervinientes.