Carlos Hidalgo Vera (Madrid, 1956) es, desde 2021, subdirector general del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (Ciemat) y director del Laboratorio Nacional de Fusión (LNF), que opera el reactor experimental TJ-II. En 1984 se doctoró en Ciencias Físicas por la Universidad Complutense de Madrid. Especializado en la investigación sobre la fusión nuclear como futura fuente de energía masiva y respetuosa con el medio ambiente, se incorporó al Ciemat en 1986 como investigador del comportamiento de plasmas de alta temperatura y en 2004 fue nombrado responsable de la División de Física Experimental del LNF. Ha realizado estancias de investigación en Finlandia, Francia, Dinamarca, Estados Unidos, Reino Unido, Alemania, Japón y China. Es presidente del Grupo sobre Ciencia y Sociedad de las Sociedad Europea de Física y del Grupo de Fusión Nuclear del Comité Científico y Técnico de Euratom. También ha ocupado otros cargos en diferentes instituciones nacionales y europeas. En 2023 ha formado parte de un grupo de trabajo de 12 expertos que ha realizado una propuesta a la Comisión Europea para acelerar el desarrollo de la fusión.

Texto: Ignacio Fernández Bayo | Periodista de ciencia n Fotos: Fernando Torrecilla 

PREGUNTA: Da la impresión de que el desarrollo de la fusión nuclear va muy lento.

RESPUESTA: Yo creo que el año 2022 ha sido muy importante por varios sucesos. Por un lado, de carácter científico: los resultados obtenidos en el reactor europeo JET, que consiguió un nuevo récord de energía de fusión con la estrategia magnética, y los del laboratorio NIF, en Estados Unidos, con la obtención de ganancia de energía de fusión nuclear con la estrategia inercial. Estos resultados han hecho realidad un sueño histórico: demostrar que somos capaces de generar de manera controlada energía de fusión. El segundo evento es la invasión de Ucrania, que ilustra el tremendo riesgo que para Europa supone su dependencia energética y la necesidad de apoyar fuentes de energía basadas en un aspecto en el que Europa es muy fuerte, que es el conocimiento, como la energía de fusión. 

P: No parece que esos acontecimientos hayan acelerado su desarrollo.

R: Esos acontecimientos han puesto de manifiesto un problema, que la financiación de la investigación en fusión es, casi al 100 %, pública. Solamente los estados invertían en su desarrollo. Y 2022 es también un punto de inflexión, porque para hacer realidad la segunda parte del sueño, llevar la fusión nuclear a la sociedad, las empresas han visto que corren el riesgo de quedarse fuera de esta gran revolución. El cambio de modelo de financiación de fondos públicos a fondos públicos y privados hace que haya una percepción a escala internacional de que hay que acelerar el impulso de la energía de fusión. 

P: Pero el problema energético actual no puede esperar a la fusión. Las renovables están disponibles y ya son competitivas.

R: Lo que dices es muy pertinente, pero yo pienso que estamos en una encrucijada energética, donde todas las fuentes de energía van a ser necesarias para transitar del modelo actual hacia energía ambientalmente sostenible. Las renovables tienen un nivel de emisión de CO2 muy bajo, pero son diluidas y fuertemente intermitentes.

P: Eso tiene arreglo: almacenar.  

R: Para eso necesitas tener sistemas de almacenamiento masivo y hoy en día los sistemas de almacenamiento masivo no están en nuestras manos. 

P: ¿Y no es más fácil, barato y rápido desarrollar sistemas de almacenamiento masivo que conseguir la fusión nuclear controlada?

R: Puede ser, y esa es una línea de investigación prioritaria a escala planetaria. Lo que digo es que no debemos prescindir de ninguna fuente porque todas tienen pros y contras. La fisión nuclear tiene muy bajos niveles de emisión de CO2 y es una energía desarrollada y muy eficiente, pero tiene una desventaja y es la aceptación social. Y en países democráticos la sociedad decide. Luego hay opciones masivas y sostenibles, y ahí está la fusión, que es cien veces más eficiente que la fisión, pero tiene un inconveniente y es que no está aún operativa. Yo creo que tenemos una encrucijada energética de tal magnitud que todas las opciones son necesarias.

P: Las renovables se quejan de que el dinero dedicado a investigación en gran parte se ha ido a la fusión y no tanto a otras alternativas. ¿No se come ITER demasiados fondos?

R: Pues yo creo que no. Pero, claro, esto es opinable. Creo que es un debate estéril decir ‘hay que evitar el desarrollo de la fuente A y tenemos que centrarnos en la fuente B’. Y después de los acontecimientos de 2022, Europa ha tomado la decisión de promover acciones para acelerar la fusión nuclear. 

P: ¿Qué acciones concretas son esas?

R: Pues la acción principal es que la Comisión Europea solicitó a principios de 2023 a Eurofusión un análisis de cómo acelerar el desarrollo de la energía de fusión nuclear. Así, en enero de este año se formó un grupo de 12 personas de diferentes centros europeos, donde tengo el honor de participar, para determinar qué debemos hacer para hacer realidad la segunda parte del sueño, llevar la energía de fusión a la sociedad. A finales de julio hemos presentado a la Comisión Europea un informe con las conclusiones. 

P: ¿A qué conclusiones han llegado?

R: En esencia la idea tiene dos pilares. Uno de ellos es muy simple: hasta ahora el desarrollo de la fusión ha seguido una estrategia secuencial, que es la más conservadora. Vamos al objetivo A y una vez que lo obtenemos vamos al B y luego al C. Es una estrategia más segura, pero más lenta. Así que proponemos paralelizar. Eso significa que vamos al mismo tiempo a afrontar los cuatro grandes desafíos tecnológicos y científicos pendientes. 

P: ¿Cuáles son?

R: Uno es demostrar que los materiales de un reactor pueden soportar un tiempo suficientemente largo un entorno hostil, sobre todo por el efecto de los neutrones energéticos. El segundo desafío es que un reactor tiene que ser autosuficiente. El combustible que utiliza es deuterio, que es fácil de conseguir, y tritio, que inicialmente procede de reactores de fisión, pero posteriormente debe generarse en el propio reactor. 

P: Debe ser un ciclo cerrado.

R: Sí, pero eso hay que demostrarlo y hay que demostrarlo con un factor de ganancia de generación de tritio mayor que uno. Ese es el segundo gran desafío tecnológico. El tercero es que, aunque desarrolles una configuración magnética muy eficiente, que permita mantener la materia con temperaturas unas diez veces la del centro del Sol y con unos campos magnéticos 100 000 veces el campo magnético terrestre, siempre habrá unos flujos de energía que llegan a las paredes del rector y que en ITER serán de unos diez Mw/m2 . Es esencial desarrollar materiales que soporten esas densidades de potencia de forma continua. Esos son los tres grandes desafíos tecnológicos. El cuarto desafío es decidir la configuración magnética de una planta de fusión comercial, entre tokamak y stellarator. 

P: ¿Qué se propone para atajar estos cuatro retos?

R: Lo que proponemos es paralelizar, que supone asumir ciertos riesgos con respecto al esquema secuencial. Pero significa también avanzar mucho más rápido.

P: Hablaba de otro pilar de la propuesta…

R: Sí. El segundo pilar de la recomendación de este informe es que esa paralelización requiere una cooperación público-privada. Si queremos acelerar, no bastarán los fondos públicos. Y esto significa un cambio de organización que no es menor. Esas son las cuestiones cla28 | alfa 55 Vista del reactor TJ-II. ve, pero el documento también entra en otras cuestiones técnicas más concretas.

P: ¿Por ejemplo?

R: Pues detalles que no son banales, como que esa aceleración incluye adaptar el marco regulatorio de la fusión, que actualmente está marcado por la normativa de las centrales de fisión nuclear. Creo que el nivel de riesgo de un reactor de fisión nuclear es al menos…, digamos distinto al de un reactor de fusión nuclear. Por eso se plantea flexibilizar el marco regulatorio actualmente vigente, algo que también puede contribuir a esta aceleración de retos tecnológicos.

P: ¿Qué esperan que ocurra ahora desde el punto de vista político y financiero? 

R: El proceso ahora está en manos de la Comisión Europea.

P: ¿Cómo entra ITER en esta historia?

R: Esta paralelización no significa para nada que se ignore ITER, que sigue siendo un punto de referencia del programa europeo e internacional. Lo que ocurre es que estas acciones se realizarían en paralelo. ITER sigue suministrando, ya no de manera secuencial, sino paralela, su experiencia en el diseño y construcción de componentes y también la experiencia operativa, que se transferirá al desarrollo de prototipos de reactores que viertan a la red, si finalmente es aceptada nuestra recomendación.

P: ¿Serán ya reactores comerciales?

R: Las grandes revoluciones tecnológica suelen tener dos escalas, la de los prototipos y la de los modelos optimizados. Tendremos un prototipo con unos componentes básicos, que contemple los desafíos que antes hablábamos y que vierta energía a la red.

P: ¿Lo seguimos llamando DEMO? 

R: Sí. Para evitar confusión, le llamamos DEMO. Y este prototipo, así lo escribimos en el texto, va a ser un tokamak. ¿Por qué? Porque es la opción más desarrollada. Y en paralelo, hay que ir al concepto de planta de fusión comercial.

P: ¿Y ese será un stellarator?

R: Efectivamente, stellarator es un concepto que ofrece unas características singulares. Así figura en el texto que hemos escrito, con el que todo el mundo ha quedado satisfecho. Puede verse en el documento, que es público.

P: Entonces, ¿para qué hacer un DEMO tokamak?

R: Porque es el prototipo, que no es necesariamente la opción de un sistema comercial. Yo no tengo ninguna duda de que una planta de fusión comercial será un stellarator.

P: España tiene un stellarator, así que es normal que defiende esa opción. ¿Qué defendían otros países?

R: De esas 12 personas, la única persona que representaba a un laboratorio de stellarator era yo. Por eso debo decir que la redacción final me agrada, porque significa que las 12 personas de este comité hemos hecho un ejercicio con argumentos puramente científicos, tecnológicos. Hubo consenso y así queda reflejado en la redacción del documento. 

P: ¿Cada una de las personas del comité era de un país distinto? ¿Y cuántas mujeres había?

R: No estaba equilibrado porque solo había dos mujeres. En Europa hay un 30 % de mujeres en el ámbito de la fusión y en este comité ni siquiera llegamos a ese porcentaje. En principio, se nos pidió estar en ese comité sin representar a ningún país y había países que no estaban y otros que tenían más de un miembro.  

P: La historia de ITER no muestra precisamente un avance rápido. Ha habido retrasos de casi dos décadas y el presupuesto ha pasado de 5 000 a más de 20 000 millones de euros.

R: Ha habido dos problemas técnicos. Uno de ellos por problemas de corrosión en los tubos de refrigeración del escudo térmico; y otro por problemas en el ensamblaje de la cámara toroidal, por desajustes en algunas piezas que han dificultado la soldadura de unos módulos con otros.

P: ¿Ese problema se debe a que cada pieza la construye un país?

R: Claro. ITER surge como un proyecto político, muy sólido en este aspecto, pero desde el punto de vista operativo no creo que sea un ejemplo de eficiencia. Repartir componentes ha dificultado los procesos de control de calidad. Si lo hubiera ejecutado un solo país se habrían ensamblado las piezas perfectamente. Dice Petro Barabaschi, el nuevo director, que han surgido problemas, pero que lo importante es que se han detectado y están en fase de reparación. En el escudo térmico se ha utilizado un acero que no era el óptimo y en el desajuste del ensamblaje se está estudiando rebajar lo que sobra y rellenar lo que falta con soldadura. 

P: ¿No parece eso una chapuza más que una solución?

R: Yo creo que no. Yo creo que es un desajuste consecuencia de una organización muy compleja. Y creo que es una lección a aprender. Por eso DEMO va a ser completamente Unión Europea; todos los componentes se van a ejecutar aquí. Y esa es una lección que hemos aprendido de ITER.

P: De todas formas, las demoras empezaron mucho antes, hace más de 20 años.

R: Yo diría que fueron las demoras esperables ante un proyecto de esta complejidad, porque nunca se han construido imanes superconductores tan grandes como los de ITER, por ejemplo; con tantos actores y con controles de calidad que no han sido eficientes.

P: ¿Todos los países implicados colaboran adecuadamente?

R: Ahí hay un tema importante, que es el conocimiento. En ITER la información es compartida y evidentemente todos los actores se quieren beneficiar de ese conocimiento. Europa ocupa una posición de liderazgo científico y tecnológico y se arriesga a que en los próximos años pueda quedar relegada a una segunda posición si no se mueve con aceleración y promueve un cambio de modelo al de financiación público-privada. Porque acelerar significa más recursos económicos. Algo que ya están haciendo Estados Unidos y también China y Corea. Cómo gestionar la propiedad intelectual es un desafío no menor.

P: ¿Qué empresas pueden sentirse llamadas a participar?

R: Probablemente grandes corporaciones con interés en el mundo de la energía. Y el cómo se va a articular esta transición es uno de los grandes desafíos. Ha habido recientemente consultas por parte de la Comisión Europea a diferentes laboratorios para conocer su experiencia en la colaboración público-privada. El programa español y el del Ciemat tiene como un objetivo a corto y medio plazo involucrar a toda la red del sistema de I+D+i, el mundo académico y la industria. Creo que puedo decir que en fusión nuclear España es un ejemplo paradigmático de éxito científico y tecnológico. El grado de retornos industriales que tiene la fusión nuclear es algo desconocido en la historia española en ciencia y tecnología. Actualmente, España ocupa el segundo lugar en retornos industriales por contratos de ITER.

P: ¿Para la construcción?

R: Por la construcción y también por grandes contratos en componentes de alta tecnología. En grandes imanes, instrumentación sofisticada, desarrollo, diseño de sistemas de diagnóstico, sistemas de toma de datos, etcétera. Este es un primer aspecto del que nos podemos sentir muy orgullosos. Además, la Agencia Europea de ITER está en Barcelona, con 400 científicos, ingenieros, personal administrativo... Y con IFMIF-DONES, una instalación que se ha gestado aquí, en Ciemat, y que aborda ese gran reto de materiales.

P: ¿España está en primera línea en fusión nuclear?

R: Sí, y yo creo que por dos factores. Uno, la semilla que supuso poner en operación el TJ-II hace 25 años, que se construyó, como estaba previsto, en siete años y con un presupuesto de 30 millones de euros. Fue una apuesta con gran visión de futuro, porque optaba por stellarator y 25 años después este grupo de 12 expertos reconoce que las plantas comerciales serán stellarators. Ahora, los retornos industriales, los contratos ganados por empresas españolas en ITER superan los mil millones de euros. Y el segundo, que España tiene una industria nuclear de fisión muy consolidada.

P: ¿España podría optar a albergar DEMO o el reactor comercial?

R: En el documento que hemos elaborado decimos que es fundamental que Europa decida lo antes posible la ubicación de DEMO. Y este es algo que hemos pensado en Ciemat y lo hemos hablado con el Consejo de Seguridad Nuclear: España tiene una oportunidad muy clara. Además de lo que ya hemos dicho, es un país con instalaciones de fisión en fase de desmantelamiento y otras que nunca llegaron a operar, como Valdecaballeros. Y estos emplazamientos son ideales para ubicar DEMO. España debe pensar muy seriamente el lanzamiento de una candidatura.

P: Y está la experiencia en stellarator.

R: TJ-II nos ha permitido obtener resultados clave en los últimos años. Junto con el Wendelstein 7-X, de Alemania, hemos demostrado que las bobinas magnéticas necesarias para un stellarator, que son más complicadas que las de un tokamak, se pueden construir con la precisión necesaria. Y esa configuración magnética optimizada será la base de un proyecto de diseño avanzado de stellarator impulsado por España. También ha servido para entender el comportamiento de la materia en condiciones extremas. Y la medición de campos eléctricos, para lo que decidimos, hace ya 20 años, construir el sistema más sofisticado, junto con el Instituto Kurchatov de Moscú y el Instituto Tecnológico de Jarkov, en Ucrania. Es algo único, que nos posiciona en la frontera del conocimiento. Lo que podemos medir aquí no lo puede medir nadie más. Y también hemos demostrado la autoorganización zonal que se produce en el plasma. Tras la invasión de Ucrania conseguimos que los dos científicos de Jarkov con los que trabajábamos y sus familias pudieran venir aquí. Actualmente colaboran con el Ciemat.

P: ¿Cuándo podremos empezar a tener resultados?

R: En la propuesta que hemos hecho lo que se contempla es que DEMO podría estar vertiendo energía a la red en 2045. En ese escrito hablamos de cuatro fases: diseño conceptual, diseño de ingeniería, habilitación de las instalaciones para la construcción y la puesta en la operación.

P: ¿Y el stellarator comercial?

R: En 2050 quizás. Ya estamos trabajando en paralelo, diseñando las vasijas magnéticas que necesitamos y diseñando prototipos de bobinas optimizadas para el reactor y, en paralelo, esos retos tecnológicos que son independientes de un tokamak o un stellarator. Demostrar que el acero de una vasija soporta la presencia de neutrones de 14 megaelectronvoltios.

P: Eso es IFMIF-DONES. ¿Cuándo estará funcionando?

R: Se estima que el tiempo de construcción serán 11 años, así que debería empezar a operar el año 2034. Y en paralelo, Europa y este laboratorio en particular tiene un esfuerzo intensísimo en validar toda la tecnología de tritio.