Millorem el retorn de les inversions en R+D

Descubre las tecnologías generadas en el mayor reto tecnológico de la actualidad

¿Qué es la tecnología de fusión?

La fusión es el proceso que se produce energía en las estrellas, como nuestro Sol.

En condiciones específicas, los núcleos de átomos ligeros chocan y se fusionan para producir núcleos de átomos más pesados y liberan grandes cantidades de energía en el proceso. Esta es la esencia de la fusión.

Debido a que la energía se deriva de la acción de los núcleos, la fusión es una forma de energía nuclear, por eso se denomina fusión nuclear. Pero no debe confundirse con otra tecnología utilizada en las centrales nucleares desde hace décadas, la fisión nuclear. En la fisión el proceso es el contrario: se genera cuando los núcleos de los átomos pesados se dividen en otros más ligeros.

¿Es un proceso seguro?

A diferencia de la fisión nuclear, la reacción de fusión nuclear es inherentemente segura.

Las razones que han hecho que la fusión sea tan difícil de lograr hasta la fecha son las mismas que la hacen segura. Es una reacción finamente equilibrada que es muy sensible a las condiciones: la reacción morirá si el plasma está demasiado frío o demasiado caliente, o si hay demasiado combustible o no lo suficiente, o demasiados contaminantes, o si los campos magnéticos no están configurados correctamente para controlar la turbulencia del plasma caliente.

Esta es la razón por la cual la fusión todavía está en la fase de investigación y desarrollo, y la fisión, por ejemplo, ya está produciendo electricidad.

¿Por qué es tan potencialmente disruptiva?

Nuestro panorama energético actual depende en gran medida de los combustibles fósiles que se están agotando rápidamente, ya que el 80% del consumo mundial de energía se basa en combustibles fósiles. Cambiar esta dependencia es fundamental para satisfacer la creciente demanda de energía y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

La fusión tiene el potencial de ser una fuente de energía casi ilimitada, segura y libre de CO2.

En el Sol, el proceso de fusión es impulsado por la inmensa fuerza gravitacional del Sol y las altas temperaturas. Pero aquí en la Tierra necesitamos un enfoque diferente para lograr reacciones de fusión, ya que no todavía no contamos con la inmensa fuerza gravitatoria requerida para reproducir ese proceso industrialmente.


EUROfusion: Allanando el camino a la tecnología de fusión

El 9 de octubre de 2014, organismos de investigación de fusión de la Unión Europea y Suiza firmaron un acuerdo para cimentar la colaboración europea en investigación de fusión. Nació el Consorcio Europeo para el Desarrollo de la Energía de Fusión, EUROfusion.

Actualmente 30 instituciones trabajan en el desarrollo de prometedores proyectos en este campo, como el ITER (International Tokamak Experimental Reactor), el primer reactor de fusión nuclear con orientación comercial o DEMO, la futura planta eléctrica de fusión.

¿Qué es FUTTA?

FUTTA es el acrónimo de Fusion Technology Transfer Activities, un proyecto de transferencia de tecnología lanzado por EUROfusion en 2014, en colaboración con la Agencia Espacial Europea (ESA). En esta primera fase se generaron más de 20 descripciones de tecnología de fusión, hasta 3 historias de éxito y perspectivas para el desarrollo de un Programa de Transferencia de Tecnología de EUROfusion más amplio.

EUROfusion ha decidido implementar una segunda fase de este proyecto (FUTTA II), que implica una red más amplia de corredores, convocatorias de demostradores y nuevas herramientas para avanzar en la difusión y explotación de la propiedad industrial e intelectual en sectores no relacionados con la fusión, con la que generar nuevas oportunidades de negocio.

¿Quienes forman la red de FUTTA II?

Esta nueva fase se ha iniciado en Marzo de 2019, con la implicación de siete brókers tecnológicos de reconocida solvencia, pertenecientes a seis países europeos. Además de Knowledge Innovation Market- KIM, forman parte del FUTTA II:

¿Qué buscamos?

  • Identificar tecnologías y soluciones desarrolladas en el marco de la fusión nuclear en España.
  • Detectar necesidades y problemas potenciales de distintos sectores industriales, no exclusivamente del ámbito de la fusión nuclear.
  • Transferencia de tecnología. Fomentar la resolución de problemas de la industria con soluciones generadas en el marco de la investigación de la fusión nuclear, facilitando el acceso a esas soluciones de organizaciones españolas.
  • Facilitar el acceso y soporte en los programas de financiación, convocatorias y ayudas lanzadas por EUROfusion.
  • Promoción, divulgación y difusión de la fusión nuclear, dando a conocer sus ventajas y oportunidades frente a las fuentes de energía actualmente disponibles y los casos de éxito en procesos de transferencia tecnológica hacia sectores no directamente conectados con la fusión nuclear.

¿Qué ofrecemos?

  • Difundir y promocionar las tecnologías y soluciones identificadas (EU)
  • Proporcionar acceso a la oferta tecnológica y conocimientos desarrollados para entorno a la Fusión Nuclear a través de EUROfusion
  • Identificar oportunidades y nuevos mercados para innovaciones
  • Mediar y dar apoyo durante todo el proceso
  • Solucionar problemas de la industria y sectores potenciales (EU)
  • Detectar y proporcionar asesoramiento a nuevos negocios innovadores

Ámbitos de aplicación

Los esfuerzos para obtener un procedimiento para producir energía utilizable a partir del proceso de fusión nuclear requiere la intervención de diversas areas científicas: la física, la ciencia de los materiales, la ingeniería de alta precisión, la robótica, y la computación y simulación…

Multitud de expertos generando soluciones que hacen avanzar hacia el objetivo final, pero que también pueden resultar de gran utilidad en otros sectores, más o menos insospechados. A continuación reproducimos una serie de ejemplos de aplicaciones ya comprobadas:

Medicina

Salud

Magnetismo

†Imanes superconductores, que son diseñados para controlar las reacciones de fusión nuclear, se emplean también en la obtención de imágenes por resonancia magnética, una técnica muy utilizada en medicina.

Procesador CPU

Superconductividad

Materiales conductores

†Desde la energía, el transporte, la electrónica, hasta la medicina, los materiales superconductores han experimentado un gran desarrollo. Pero,¿qué ha permitido estos avances en la tecnología de la superconductividad?

¡La Fusión!

Telecomunicaciones

Telecomunicaciones

Nuevas frecuencias de señal

Utilización de nuevas frecuencias de señal. El trabajo sobre gyrotrones, poderosos instrumentos para elevar la temperatura de los plasmas, propició la creación de la compañía suiza SWISSto12, para aprovechar señales de frecuencia en el terahercio.

Reciclaje de residuos

Medio Ambiente

Residuos industriales

Los desechos de las experimentaciones en alta tecnología necesitan también alta tecnología para eliminarlos.

Membranas de una aleación con paladio, inventadas para limpiar los desechos de la fusión, son eficaces para tratar residuos de las industrias químicas y de la industria del automóvil.

Física teórica

††La naturaleza interdisciplinar de lainvestigación en la fusión nuclear,implica un continuo intercambio deideas de diferentes dominios de la física teórica: física de plasmas, dinámica de fluidos, astrofísica, análisis de turbulencias, por citar sólo unos pocos.

Materiales

Ciencia de los materiales

Un ejemplo claro es el de una técnica que permite convertir láminas de metal en diferentes forma, fabricada por 3D Metal Forming. Esta tecnología ha sido empleada ampliamente para dispositivos en el Programa Europeo de Fusión Nuclear. A posteriori, ha ampliado su campo de aplicacion hasta incluir la otros sectores, como la industria aeronáutica.

Remote

Control remoto

Técnicas de control remoto que empleadas en el Tokamak JET de EUROfusion, están siendo aplicadas en física de altas energías, ciencias del espacio, en el desmantelamiento de material nuclear, y en prácticas
actuales de cirugía.

Fuente: https://www.euro-fusion.org/fileadmin/user_upload/Fusion_Spin-offs/PDF/Spin-offs_E_20_4_17.pdf


Casos de éxito

Fusión en el sector espacial

Conexión de materiales diferentes a través de la soldadura avanzada desarrollada para fusión.

Ptolomeo es un instrumento a bordo del módulo de aterrizaje Philae de Rosetta. Esta compuesto por un cromatógrafo de gases en miniatura y un espectrómetro de masas diseñado para determinar la composición del cometa. Para hacerlo, el hielo del cometa debe convertirse en gas y pasar a través de los componentes.

Todo el sistema de tuberías y mecanismos de conexión se diseñaron y fabricaron utilizando técnicas desarrolladas en investigaciones sobre fusión. El kwow-how y las técnicas desarrolladas en el grupo “Técnicas especiales” del Culham Centre for Fusion Energy permitieron conectar muchos materiales diferentes mediante la soldadura avanzada, debido a que deben soportar una gran variación en las temperaturas a lo largo de la misión.

Análisis de haces de iones para el Hubble

IBA Datafurnace es un software que se utiliza para analizar los resultados del análisis de haz de iones. Esta técnica se usa a menudo dentro de la comunidad de fusión para examinar los azulejos de la pared desde el interior del tokamak, para ver qué depósitos de plasma se han acumulado.

Posteriormente, también se usó para investigar el Wide Field y la Planetary Camera 2 desde el Telescopio Espacial Hubble, después de que fue devuelto a la Tierra en 2009. El análisis pudo demostrar que una variedad de diferentes elementos se han acumulado en la carcasa exterior del Cámara debido al impacto de la materia interestelar. Es muy raro tener una oportunidad, ya que no es común que los satélites se devuelvan a la Tierra después de una exposición prolongada a un entorno espacial.

Fusión en energía solar

Aleaciones inteligentes auto-pasivantes diseñadas para recubrir el interior de reactores de fusión

Self Passivating smart alloys

El tungsteno es el material utilizado típicamente como la capa de cubierta del interior de un reactor de fusión. Pero un fallo en el sistema de enfriamiento del reactor podría llevar a altas temperaturas en esta capa. Si ese error se combinase con una entrada de aire podría llevar a la formación de un gas WO3 (tungsteno tri-óxido). Como el tungsteno se ha activado por absorción de neutrones, el gas formado también es radiactivo, lo que significa que cualquier fuga sería peligrosa para el medio ambiente circundante.

El tungsteno es el material utilizado típicamente como la capa de cubierta del interior de un reactor de fusión. Un fallo en el sistema de enfriamiento del reactor podría llevar a altas temperaturas en esta capa. Si ese error se combinase con una entrada de aire podría llevar a la formación de un gas WO3 (tungsteno tri-óxido). Como el tungsteno se ha activado por absorción de neutrones, el gas formado también es radiactivo, lo que significa que cualquier fuga sería peligrosa para el medio ambiente circundante.

Una de las tecnologías clave de Forschungszentrum Jülich es el desarrollo y la caracterización de aleaciones inteligentes de auto-pasivación que impiden la generación de WO3 en caso de tales accidentes. Este know-how a para ser utilizado para la producción de otras aleaciones inteligentes que podrían ser adecuadas para mejorar la durabilidad de los receptores de las plantas de energía solar térmica.

Convocatorias y actividades relacionadas

 

Vanesa Ramos · Project Manager of FUTTA Broker in Spain

vramos@kimglobal.com · +34 91 290 58 27

Vanesa Ramos
KimGlobal