La energía termonuclear ocupa un lugar central de la industria nuclear rusa. Actualmente, se está desarrollando un programa nacional de termofusión, junto con una cooperación activa en el marco del proyecto internacional ITER.

Planes en Rusia

Los elementos clave del programa termonuclear ruso son: la puesta en marcha operativa del tokamak T-15MD en el Instituto Kurchatov y la creación de un tokamak con tecnologías de reactor en el Centro Estatal de Ciencia “TRINITY” en la ciudad de Troitsk.

El T-15MD es un tokamak operativo. Su puesta en marcha física tuvo lugar en mayo de 2021, y en marzo de 2023 se completó su puesta en marcha energética, logrando generar el primer plasma de alta temperatura. Durante dos campañas experimentales posteriores, los científicos trabajaron en algoritmos para generar descargas de plasma, logrando parámetros clave como un campo magnético con una inducción de 1 tesla y una duración de 30 segundos. En diciembre de 2023, se logró una descarga de plasma con una corriente de 260 kA y una duración de más de dos segundos. La temperatura del componente electrónico del plasma alcanzó aproximadamente 40 millones de grados, el doble de la temperatura del núcleo del Sol.

Para mejorar el funcionamiento del T-15MD, está previsto poner en marcha los sistemas adicionales de calentamiento y de mantenimiento de corriente, equipar el tokamak con sistemas de diagnóstico, instalar un desviador y el revestimiento de la cámara con grafito.

El tokamak con tecnologías de reactor (TRT) está siendo desarrollado como un prototipo experimental a gran escala para futuros reactores termonucleares o fuentes de neutrones. Este tokamak investigará el comportamiento del plasma en modos cuasi estacionarios y probará métodos de calentamiento adicional, suministro de combustible y otras tecnologías. El TRT se construirá en Troitsk.

En 2021, los científicos comenzaron a diseñar el proyecto conceptual del TRT y a desarrollar equipos de diagnóstico. Para finales de 2024, se espera completar esta etapa, dando paso al diseño técnico en 2025. Además del tokamak, se desarrollarán sistemas periféricos para el diagnóstico, calentamiento del plasma y generación de corriente. La puesta en marcha física del reactor está programada para 2035, y su encendido energético para 2036.

Rusia otorga gran importancia a las tecnologías termonucleares. Entre 2025 y 2030, se implementará un proyecto federal titulado “Tecnologías de Energía Termonuclear”, como parte del programa nacional “Nuevas Tecnologías Nucleares y Energéticas”. Este proyecto incluirá investigaciones científicas y desarrollos experimentales para perfeccionar tecnologías de fusión nuclear controlada y plasma innovador.

Otro dirección es la I+D destinada a la obtención de datos sobre la interacción del plasma con los elementos expuestos a él, utilizando herramientas de diagnóstico instrumental, sistemas digitales de control, recolección y procesamiento de datos en una instalación de tipo «tokamak» demostrativa y educativa. Finalmente, el proyecto federal también incorpora I+D para desarrollar marcos normativos y legales en el ámbito de los sistemas termonucleares e híbridos, incluidos los que garantizan las actividades de licencia en este campo.

Los proyectos en Rusia, desarrollados por Rosatom, el Instituto Kurchatov y otras organizaciones, contribuyen al avance de las tecnologías de fusión nuclear en todo el mundo.
“Hoy en día, la energía de fusión es uno de los campos científicos más abiertos. Creo que seguirá siendo así, al menos hasta que la tecnología comience a comercializarse”, declaró Anatoly Krasílnikov, Director del Centro de Proyectos ITER (parte de Rosatom), en una entrevista a la revista Nuevos Expertos en Energía Nuclear.

ITER y la cooperación internacional

La Corporación Estatal Rosatom es un participante clave en el proyecto ITER. Cabe recordar que la Unión Soviética inició este proyecto internacional de fusión termonuclear en la década de 1980. Su lanzamiento fue acordado por los líderes de la URSS y los Estados Unidos, Mijaíl Gorbachov y Ronald Reagan, y posteriormente se unieron Euratom y Japón. Estos cuatro socios desarrollaron el diseño de ingeniería del proyecto. Más tarde, se incorporaron China, India y Corea del Sur.

El objetivo del proyecto ITER es crear un reactor experimental de fusión termonuclear con plasma de alta temperatura de deuterio y tritio. Los científicos no solo deben generar plasma, sino también controlarlo durante 500–1000 segundos. “Es como andar en bicicleta: si logras mantener el equilibrio durante dos o tres segundos, no significa necesariamente que sepas montar. Hay que demostrar que se puede sostener el plasma durante un tiempo suficientemente prolongado”, explicó Anatoly Krasílnikov en una entrevista a la revista Nuevos Expertos en Energía Nuclear.

Rusia, como parte de sus compromisos en el proyecto, ha estado suministrando equipos para ITER durante varios años. Los superconductores y la bobina magnética PF1 ya han sido entregados en su totalidad. Además, continúa la entrega de sistemas de conmutación (se envían alrededor de 30–40 unidades al año). De las 18 bocas superiores de la cámara de vacío necesarias para instalar sistemas de diagnóstico, equipos de calentamiento y dispositivos de bombeo, todas han sido fabricadas, y su entrega está a punto de completarse. Por otro lado, Rusia también está proporcionando ocho de los 24 giratrones necesarios para el calentamiento adicional del plasma y la generación de corriente. El Instituto de Física Aplicada de la Academia de Ciencias de Rusia ya ha fabricado estos dispositivos, de los cuales cuatro han sido entregados, y se espera que las entregas restantes comiencen antes de fin de año. En 2025, el Instituto fabricará un noveno, de repuesto. Sin embargo, su número puede aumentar, ya que la organización internacional ITER ha decidido aumentar la capacidad de calentamiento del ciclotrón de electrones.

Entre los planes para los próximos años está el suministro de port plugs, elementos diagnósticos complejos que incluyen sistemas para medir los parámetros del plasma, módulos de prueba para mantas de prueba, sistemas de calentamiento iónico y de electrones por ciclotrón, entre otros.

Para probar los port plugs, la parte rusa está fabricando cuatro bancos de prueba. A finales de agosto de este año, se envió al sitio ITER en Cadarache, Francia, un armazón metálico de más de 20 toneladas para el primero de estos bancos. Antes de que finalice el año, también se enviará otro equipo para estos bancos de prueba.

Otro aspecto de la cooperación es la fabricación de la primera pared, que estará en contacto directo con el plasma. Esta debe poseer alta resistencia mecánica, estanqueidad al vacío, conductividad térmica y eléctrica, alta resistencia al calor, y tolerancia a cargas termo-cíclicas y radiación.

Originalmente se consideró fabricar esta pared con berilio, pero debido a la toxicidad de este material y las dificultades objetivas para obtener las autorizaciones necesarias, se decidió probar un nuevo material. Se eligió el tungsteno: no es tóxico y su punto de fusión es mucho más alto. Sin embargo, existe el riesgo de que partículas de tungsteno entren en el plasma, reduciendo su temperatura y requiriendo más energía para calentarla nuevamente. Los científicos rusos propusieron recubrir el tungsteno con una capa de carburo de boro, material que ya se había utilizado en la construcción de tokamaks rusos. Esta propuesta fue aceptada, y comenzó la I+D.

En octubre, el Director General de la Organización Internacional ITER, Pietro Barabaschi, visitó Rusia para discutir las perspectivas, desafíos y soluciones del proyecto. Durante su visita, estuvo en el complejo de laboratorios del Centro de Proyectos ITER (parte de Rosatom), así como en el Instituto de Investigación Científica de Aparatos Electrofísicos Efremov y el Instituto de Física y Tecnología Ioffe. Además, se reunió con el inspirador y primer organizador del proyecto, el Presidente Honorario del Instituto Kurchatov, Evgueni Velikhov, y con el Director General de Rosatom, Alexey Likhachev.

En el Centro de Proyectos ITER, Barabaschi observó cómo se cultivan diamantes monocristalinos artificiales y se desarrollan sistemas de diagnóstico para el reactor de fusión. Durante su reunión con Alexey Likhachev, discutió temas relacionados con la implementación del proyecto ITER.
“Tenemos algunas dificultades con los suministros de equipos desde Rusia, pero en comparación con otros desafíos del proyecto, esto no es tan significativo”, afirmó Pietro Barabaschi en una conferencia de prensa.

La discusión más importante giró en torno a las perspectivas futuras del proyecto.
“Para nosotros, esta visita es muy importante. El proyecto del Reactor Termonuclear Experimental Internacional se encuentra en un momento crucial: los participantes están discutiendo una nueva ‘línea base’. Los plazos y los costos de implementación podrían cambiar significativamente. Las empresas rusas necesitan información completa del líder directo del proyecto”, señaló Anatoly Krasílnikov.

Las partes quedaron satisfechas con la reunión. “Estoy sinceramente feliz por la visita de mi colega Pietro Barabaschi a Rusia. Tuvimos una conversación abierta y de confianza en un ambiente de entendimiento mutuo y un enfoque común hacia el éxito”, declaró Alexey Likhachev.

“ITER es un excelente ejemplo de cooperación internacional, donde la ciencia une a las naciones en la búsqueda de un objetivo común”, enfatizó Pietro Barabaschi. “La contribución de Rusia, al igual que la de los demás miembros de ITER, es muy importante y refleja un compromiso compartido con el desarrollo de la energía termonuclear, que beneficiará a todo el mundo. Esta contribución abarca todos los ámbitos: desde componentes críticos hasta innovaciones tecnológicas clave. A medida que avanzamos, este espíritu global de cooperación sigue siendo la piedra angular del éxito, impulsando uno de los proyectos científicos más ambiciosos de nuestro tiempo”.

El desarrollo de relaciones personales, avances tecnológicos, búsqueda científica, fabricación de equipos complejos, apoyo financiero y legal, tanto en el presente como a futuro, demuestra el compromiso de Rusia con el desarrollo de tecnologías de fusión nuclear y su determinación para llevarlas a aplicaciones prácticas.

ITER es la abreviatura de International Thermonuclear Experimental Reactor (Reactor Termonuclear Experimental Internacional). Sin embargo, en latín, la palabra iter significa “camino” o “viaje”, reflejando el objetivo del proyecto como un avance en el viaje hacia el desarrollo de una energía limpia, segura y prácticamente ilimitada para el futuro.