martes, 13 de marzo de 2012

Viaje por Alemania: Visita al Wendelstein 7-X


El mayor reactor de fusión del sistema solar. Foto NASA
Como ya dijimos en la entrada anterior dedicada a la energía de fusión AQUÍ el Heliac flexible TJ-II que se encuentra en el CIEMAT en Madrid fue construido con la ayuda, en parte, del instituto alemán IPP de Garching. IPP son las siglas en Alemán de "Institut für Plasmaphysik" (Instituto de Física del Plasma), el cual se encuadra dentro de la prestigiosísima Sociedad Max Planck (Max-Planck-Gesellschaft). Esta sociedad es una organización independiente y sin ánimo de lucro fundada por los gobiernos federal y estatal de Alemania compuesta por una red de 80 institutos de investigación en los que trabajan entorno a 12.300 empleados y que cubren áreas de investigación tan diversas como la antropología evolucionaría o la física del plasma como ya hemos visto.


Logo IPP
Pues bien, el IPP con sede en Garching y fundado en 1960 tiene por objeto la investigación de la física del plasma y por consiguiente del desarrollo de la fusión nuclear. No obstante el 1994 se fundó otra nueva sede del IPP en Alemania, ¿a que no sabéis donde? pues si, en la localidad norteña de Greifswald. 



Esa nueva sede tenía un objetivo muy claro y definido, fue construida para servir de hogar a un experimento concreto, el interior del nuevo y flamante edificio del Max Planck Institute de Greifswald estaba destinado a albergar el reactor de fusión de tipo Stellarator más grande y más complejo que haya sido construido jamás por el hombre y posiblemente el más complejo que nunca se vaya a construir: el Wendelstein 7-X.

El laberinto Wendelstein 7-X. Imagen IPP
Tras la visita a la antigua central nuclear de fisión soviética de Greifswald (AQUÍ) pensé que estaría bien, a modo de contrapunto, visitar el Wendelstein 7-X. No tenía muchas esperanzas ya que pensé que conseguir acceso a este mega-proyecto de investigación iba a ser una tarea titánica, no obstante el resultado me sorprendió. Las investigaciones sobre el Wendelstein 7-X me llevaron, como no podía ser de otra manera, a la página del IPP de Greifswald y a su página de contacto AQUÍ donde se anuncian visitas guiadas al IPP de Garching y de Greifswald. Escribí un mail con las mismas esperanzas de quien tira al mar un mensaje en una botella y para sorpresa mía el instituto Max Planck se puso casi inmediatamente en contacto conmigo proponiéndome una visita privada en español acompañado por un físico del centro. 

Max Planck frente al modelo teórico del Wendelstein. Foto Miguel de Rusadas.com
Desde luego esta invitación era una oportunidad que no podía dejar pasar, así que tras visitar la central nuclear de fusión de Greifswald, y de acuerdo con el plan que me tracé antes de salir de casa, puse rumbo al instituto Max Planck de Greifswald para visitar el que es uno de los proyectos científicos más complejos que existe en la actualidad. He de decir que sentía cierta presión ya que dado que me había presentado a mi mismo como físico de carrera, que no de profesión, pensé que habían tenido la deferencia de otorgarme una visita al centro pensando que era un especialista en fusión o algo así por lo que intenté actualizarme un poco antes de la visita con la intención de no hacer demasiadas preguntas estúpidas y así no tener que soportar la típica mirada incomoda del tipo "¿pero que clase de pregunta de estudiante de primaria es esa? ¿tu no eras físico?"

Entrada del IPP en Greifswald. Foto Miguel de Rusadas.com 
Poco antes de llegar al IPP tuve que detenerme en un parking para ponerme la única camisa y los únicos zapatos que llevaba a mi viaje aventura y quitarme la ropa de "combate" y mis botas invernales para no estar demasiado impresentable. 

Modelo experimental de bobina magnética de cobre. Foto Miguel de Rusadas.com 

Modelo experimental de bobina magnética de cobre desde el lateral. Foto Miguel de Rusadas.com 
En el paseo de entrada del instituto recibe al visitante una extraña estructura realizada en cobre que a la salida reconoceré perfectamente ya que se trata de un modelo experimental de una de las bobinas magnéticas superconductoras del reactor.


Placa conmemorativa de inauguración del instituto. Foto Miguel de Rusadas.com 
Nada más entrar en el edificio lo primero que nos encontramos es con una placa conmemorativa dedicada al experimento Wendelstein 7-X y con un pequeño Stellarator que fue usado en el IPP para investigar sobre el plasma y los Stellarator en si.


Un pequeño Stellarator. Foto Miguel de Rusadas.com 
A mi llegada me recibió el que sería mi guía durante la visita, el Doctor Grote, un físico del Max Plank y responsable del sistema de vacío que, suerte para mi, habla español a la perfección y que muy amablemente se ofreció voluntario para guiarme en esta visita. La visita al instituto comenzó en su vestíbulo de entrada en la que el Dr. Grote me hizo una introducción sobre el IPP de Greifswald y su labor científica y social en la ciudad. El edificio del IPP de Greifswald tiene una estructura alargada y está atravesado de punta a punta (como podéis ver en la vista aérea más arriba) por un pasillo amplio y abierto en altura que está concebido como punto de encuentro tanto para los trabajadores del instituto como entre el instituto y la sociedad de Greifswald. Esta gran espina dorsal alberga de hecho exposiciones de pintura de artistas de Greifswald intentando por parte del IPP integrar el instituto en la vida de la ciudad.


Vista del pasillo central del IPP Greifswald. Foto Miguel de Rusadas.com 
La primera pregunta que hice era precisamente sobre el instituto en si, ¿que tenía Greifswald para haber sido seleccionada como sede del Wendelstein 7-X? he de decir que tanto en esta pregunta como en otras que realicé más adelante durante la visita reconocí en mi priopia voz cierto tonillo de Eduardo Punset... no lo digo de broma. Creo que tanto verle en Redes haciendo preguntas a físicos con su tonillo característico y poniendo cara de interesante me ha dejado marcado... pero bueno, volviendo a la pregunta, ¿porqué Greifswald? la respuesta es la mezcla de tres razonamientos distintos:
  1. La Universidad de Greifswald cuenta con una larga tradición en la investigación de la física del plasma y por sus aulas han pasado reputados investigadores en este campo.
  2. El cierre de la central nuclear de Greifswald (o Lubmin) de las que os hable AQUÍ dejo en la calle a muchos expertos en física nuclear que podían ser reciclados en este proyecto lo que aseguraba la suficiente cantidad de personal con formación para cubrir la demanda.
  3. La reunificación alemana trajo consigo la evidencia de las diferencias entre la Alemania del Este y la del Oeste. Con objeto de ir minimizando poco a poco estas diferencias se han ido haciendo inversiones en campos como el de la investigación en zonas de la antigua Alemania del Este, y Greifswald acordaos, está en Alemania del Este, luego era una buena candidata para albergar el Wendelstein 7-X.
El instituto es visitado por alrededor de 4.000 personas al año, tanto visitas en grupo, escolares o de tios raros como yo. Este edificio se erigió con el Wendelstein 7-X en mente pero actualmente alberga dos proyectos más que se llevan a cabo en colaboración con la Universidad. Los proyectos son el proyecto VINETA (Versatile Instrument for studies on Nonlinearity, Electromagnetism,Turbulence and Applications) el cual es un experimento lineal de generación de plasma que sirve para estudios básicos sobre este estado de la materia:

Proyecto VINETA. Foto Miguel de Rusadas.com 
Y el WEGA (Wendelstein Experiment in Greifswald für die Ausbildung), el cual es un pequeño Stellarator para investigaciones sobre las que posteriormente se basaría en parte el desarrollo del Wendelstein 7-X.

Proyecto WEGA. Foto Miguel de Rusadas.com 
Siguiendo el pasillo y dejando atrás el WEGA y el VINETA se llega a una puerta de control tras la cual se encuentra una enorme sala. Esta sala, semivacía en el momento de mi visita, corresponde al hall donde se recibian las enormes piezas que componen el Wendelstein 7-X y donde se preparaban para el montaje en su destino final. El Wendelstein 7-X está compuesto de 5 modulos semicirculares el último de los cuales se terminó de montar a finales del 2011 por lo que en el momento de mi visita el experimento ya se encontraba en apariencia, aun estando a medio construir, bastante próximo al que será su aspecto final. 

Hall de recepción y pre-ensamblaje de material. Foto Miguel de Rusadas.com 
Hay que decir los primeros contratos industriales relativos al Wendelstein 7-X se firmaron en 1996, hace 15 años, y que la estructura se comenzó a montar en 2005, por lo que en el momento de mi visita llevaban 7 años montandolo... sabiendo que los chicos del Max Planck no son tontos simplemente imaginaos lo que debe de representar a nivel técnico este experimento... para comparar os diré que el ITER se comenzó a construir en 2007 y no será hasta 2019 (si todo va bien) cuando el plasma empiece a girar por su toroide interno. Para que os hagáis una idea de la construcción de este gigante durante estos 7 años aquí tenéis un timelapse de su construcción:


No obstante la sala de recepción de material no tendrá ese aspecto vacío por mucho tiempo, a medida que la construcción del proyecto avance esta se empezará a llenar de maquinaria auxiliar necesaria para que el Wendelstein 7-X funcione. 



Visión del Wendelstein desde el hall de recepción de material. Foto Miguel de Rusadas.com 

En una de las paredes de la sala, junto a la entrada al hall principal, se pueden ver placas de las empresas que participan del proyecto financiado en parte por EUROATOM. El Wendelstein 7-X esta financiado en parte por EUROATOM que son las siglas de la Comunidad Europea de la Energía Atómica, esta financiación viene sujeta a que sean varias las empresas europeas, y no solo alemanas, las que participen del proyecto por lo que entre las placas veréis varias empresas francesas o inglesas:

Empresas participantes en el proyecto. Foto Miguel de Rusadas.com 
e incluso alguna española:

Representación española, Grupo Jema y ENSA. Foto Miguel de Rusadas.com 
El muro sobre el que están las placas en realidad no es un muro... sino una puerta:


Puerta de seguridad. Foto Miguel de Rusadas.com 
Esta gigantesca puerta de hormigón armado esta diseñada para contener la radiación o "lo que pueda pasar" en el interior del hall principal en caso de que algo, que no pasará, pudiera pasar. No olvidemos que estamos hablando de reacciones nucleares, plasma a millones de grados y neutrones que van y vienen por lo que el peligro está ahí.

Vista de la puerta con el Dr. Grote sirviendo de referencia visual. Foto Miguel de Rusadas.com 
El ITER es un Tokamak y el Wendelstein 7-X es un Stellarator, los alemanes están convencidos de que los Stellarator, aunque mucho más complejos, son mejores diseños como reactores de producción de energía de fusión. Los resultados que se obtengan en el Wendelstein 7-X junto con los que se obtengan del ITER serán de vital importancia para saber que camino tomar en el desarrollo de la energía de fusión al abordar el siguiente gran escalón en la investigación en este campo el cual se denomina DEMO y el cual se supone que será el primer demostrador de planta de producción de energía que se supone se construirá entorno al 2030. Tras DEMO llegará, de acuerdo con el plan establecido, entorno a 2050 PROTO que se convertirá en el primer reactor comercial de energía de fusión del mundo pero para eso queda mucho rato y muchas neuronas reventadas de pensar... así que sigamos en el hall del experimento del IPP de Greifswald.


Un ovni en Greifswald. Foto Miguel de Rusadas.com 
Cruzando la ligera puerta de hormigón armado el visitante se encuentra cara a cara con el Wendelstein 7-X. Si a uno cuando entra en el hall le dicen que está en Nevada, en el Area 51, y le comunican que se encuentra cara a cara con el ovni de Roswell se lo cree. Impresiona su tamaño, trabajadores aparecen y desaparecen por los huecos a través de los cuales se puede adivinar el interior de la bestia. El trabajo de montaje es bastante complejo y a esa complejidad técnica hay que añadir las condiciones en las que tienen que trabajar dado que el espacio en el interior del reactor no es muy grande. Los montadores han sido instruidos en Greifswald sobre como realizar su trabajo pero claro ¿como se enseña a un hombre a realizar un trabajo que nadie ha hecho jamás? bueno, pues entiendo que es un aprendizaje continuo.


Tubería blanca de oxígeno que se puede apreciar a la derecha. Foto Miguel de Rusadas.com 
La seguridad es primordial, el trabajador muchas veces se encuentran realizando soldaduras en huecos angostos y rodeado de materiales y sustancias peligrosas y tóxicas por lo que es básico tener un buen flujo de oxígeno al interior de la estructura y teléfonos accesibles para poder llamar al equipo de emergencias en caso de algún problema.  


Teléfono de emergencia. Foto Miguel de Rusadas.com 
Para ayudar al tema del alineamiento y de las soldaduras el reactor se encuentra completamente plagado de pegatinas reflectantes que tienen que estar alineadas unas con otras,


Reactor sin flash de la cámara activo. Foto Miguel de Rusadas.com 
estas pegatinas son visibles si uno usa el flash de la cámara.

Reactor con flash de la cámara activo. Foto Miguel de Rusadas.com 
El problema de estos proyectos de tan larga duración es obvio, a medida que el proyecto avanza nuevas soluciones tecnológicas (SW de cálculo nuevo, HW más potente, etc) o teóricas (nuevas teorías, etc) van apareciendo y se van incorporando sobre la marcha al proyecto para no dejarlo desfasado, por esto hace que el proyecto no termine de avanzar y llegar a la fase final y que se quede estancado en la fase de diseño. Esto por supuesto encarece el proyecto y además aumenta la frustración del personal que no termina de ver progresos. Por lo que inevitablemente hay un día en el que alguien pega un puñetazo en la mesa y pide resultados cerrando la puerta a nuevas mejoras.


Criostat de cerca. Foto Miguel de Rusadas.com 
El Wendelstein 7-X previsiblemente estará terminado en un año, después pasará por una fase de pruebas y tras estas entrará en operación. No obstante el Wendelstein 7-X no está diseñado para operar de forma continua más que 30 minutos, el objetivo es demostrar que esta tecnología junto con sus bobinas superconductoras es adecuada para los reactores de fusión, no dar electricidad a Greifswald. Además el reactor no usará tritio, que es un material radioactivo, por lo que otro problema que se quitan.


Medidor laser para medir el alineamiento de la estructura. Foto Miguel de Rusadas.com 
La estructura, durante su montaje, descansa sobre unos pilares temporales (amarillos) los cuales al final serán desmontados dejando únicamente la estructura gris ahora escondida. 


Pilares. Foto Miguel de Rusadas.com 
Estas imágenes corresponden al Wendelstein 7-X tal y como me lo encontré yo ese mismo día, no obstante el andamiaje que lo rodea cambia a diario por lo que si mañana fuera seguro que sería distinto.


Wendelstein 7-X y un punto de acceso al interior a la derecha. Foto Miguel de Rusadas.com 
El montaje de esta estructura es realmente complicado desde donde lo mires, por ejemplo, la estructura se monta a temperatura ambiente pero en muchas partes va a estar realmente fría (cercana al cero absoluto, la temperatura más baja posible) y en otras realmente caliente (como el interior del Sol ni más ni menos). Ahora la pregunta: ¿como se supone que van a reaccionar los materiales y las estructuras a esas temperaturas? ¿se dilatará la estructura al igual que se dilatan los puentes en verano? ¿y como afectaran esas dilataciones al experimento? ¿aguantarán las soldaduras este cambio de temperaturas? ¿las posibles dilataciones pueden representar un riesgo para la integridad del proyecto? como veis el tema no es fácil.


Detalle del criostart y bobinas magnéticas visibles con color cobrizo. Foto Miguel de Rusadas.com 
Una de las afirmaciones que hice al inicio de esta entrada, concretamente la que afirma que el Wendelstein 7-X es posiblemente el reactor de fusión más complejo que vaya a ser construido por el hombre jamás está debidamente fundamentada y tiene su explicación. 



Bobinas superconductoras. Foto Miguel de Rusadas.com 
Este reactor de fusión experimental ha sido diseñado y esta siendo construido para probar diversas configuraciones de plasma y de campos magnéticos con objeto de poder encontrar la que sea más óptima y eficiente, en un teórico reactor final no se implementarán todas estas soluciones y configuraciones sino simplemente la que mejor y más eficiente sea así que tal vez este stellarator gigante efectivamente sea el más complejo que se vaya a construir jamás.


Patín de entrada al corazón del Wendelstein 7-X. Foto Miguel de Rusadas.com 
La parte que más me gustó de la visita fue la que, a modo excepcional, me llevó al interior del reactor, la llamada vasija del plasma y lugar por el que deberá de fluir el plasma a cientos de millones de grados en el futuro. 


Detalle del interior. Foto Miguel de Rusadas.com 
El interior del reactor es un lugar estrecho que se va retorciendo y el cual se encuentra perforado por cientos de agujeros que servirán en el futuro para dar ojos a los científicos del IPP.


Montaña rusa. Foto Miguel de Rusadas.com 
Desde el exterior la bobinas de niobio-titanio superconductoras (50 no planares y 20 planares) son fácilmente reconocibles. Estas bobinas superconductoras trabajarán a temperaturas próximas al cero absoluto por lo que estarán permanentemente enfriadas por Helio líquido. 


Detalle de las bobinas. Foto Miguel de Rusadas.com 
Aquí tenéis un vídeo donde lo podéis ver mejor:





Para aislar estas congeladas bobinas del exterior esta el Criostat, el cual es básicamente la estructura exterior que se ve en las fotos.


Detalle de las bobinas donde se aprecia la vasija de plasma. Foto Miguel de Rusadas.com 
Yo que soy corpulento la verdad es que casi no entro por uno de los "ojos" del Wendelstein 7-X y ya en su interior la verdad es que estaba un poco nervioso ya que tenía la sensación de que iba a romper algo y meter la pata tal y como habitualmente suelo hacer.



Lugar del interior destinado a cámara de visionado del plasma. Foto Miguel de Rusadas.com 
Al final todo salio bien, no rompí nada y salí del IPP con la sensación de haber visitado algo único. Solo puedo decir cosas buenas del trato recibido tanto por Frau Lorenz, por el Dr. Grote como por su colega Bernard (a los cuales les deseo el mejor de los días de buceo bajo el hielo del Báltico) y del IPP como institución a la que representan. 



Estructura de alineamiento y sujección para la soldadura de uno de los módulos. Foto Miguel de Rusadas.com 
El trato fue exquisito, la visita se desarrolló a un ritmo tranquilo y pude hacer todas las preguntas que quise con mi acento de Punset en el momento que lo desee, para colmo tuvieron unas muestras de generosidad para con mi persona que realmente les agradezco y incluso se pudieron adaptar a mi horario el cual era un poco apretado por el extenso número de visitas que tenía planeadas ese mismo día. 


Cableado de las bobinas. Foto Miguel de Rusadas.com 
Lo dicho, un 10 para el Max-Planck, un 10 para el IPP, un 10 para sus trabajadores y un 10 para el Wendelstein 7-X , sin lugar a la más mínima duda una visita que os recomiendo a todos los que paséis por ahí. Si quereis saber más de este proyecto os recomiendo ESTA presentación  básica e introductoria del IPP o si quereis conocerlo más en profundidad ESTA de ITER.org. Si queréis cotillear en su estructura interna el segundo documento os servirá para haceros una idea y si tenéis monitor 3-D siempre podéis ver ESTE vídeo de Youtube (¿desde cuando Youtube tiene películas 3-D?). Así que ya sabéis, en Greifswald hay antiguos reactores soviéticos de fisión y modernos de fusión... no obstante la relación de Greifswald con la energía no acaba aquí... que va. Digamos que en lo que a energía se refiere Greifswald es uno de los puntos más importantes de Europa, y no estoy hablando de proyectos futuros o pasados, sino de uno de los proyectos más importantes a nivel energético que se hayan llevado a cabo últimamente en el viejo continente... ahí lo dejo.





11 comentarios:

  1. Hey! tambien estan los suecos de ABB...
    ¿Un Spin off del la serie de Suecia?

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  2. Una visita muy interesante. Gracias por "llevarnos" a verla.

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  3. Gracias, Miguel, interesantísimas visita y fotos.
    La lástima es que, si se cumplen los plazos previstos, la gente como nosotros no veremos la fusión en marcha como fuente práctica de energía (o seremos muy, pero que muy ancianos). Ojalá que nuestros hijos y nietos sí puedan disfrutarla.
    Un abrazo,
    JL-Jerez

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  4. Millones en recursos gastados investigando algo que siempre está a 50 años de conseguirse. Qué listos los comesubvenciones. No se va a hacer fusión como fuente de energía nunca.

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    1. Mira, por favor llamen a los científicos y díganles que se dejen de joder con todo esto, porque un tal "Anónimo" en un blog de internet ya decreto que la fusión para generar electricidad es imposible.

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    2. La estupidez del ser humano es ilimitada y el comentario de "Anonimo" es una muestra de ello.

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  5. Hombre, de las subvenciones y de que no serviría nunca tal vez podíamos haber dicho lo mismo del desarrollo de la energía nuclear de fisión... y ahí está.

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  6. La imaginación del ser humano es ilimitada mientras viva, solo la muerte la podrá detener, no sabía que existia este reactor de fusión vamos a ver si se cumple lo de la energía limpia y gratis, que ya es hora, y gracias por pasear la información MIGUEL un 10, para ti, saludos

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  7. un saludo a ti anónimo! y ya sabes, si pasas por Greisfwald llamalés para verlo!

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  8. No me canso de leer esta entrada y la de la diferencia entre fusión y fisión. Me encantan!

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  9. Recibimos al día 0.000000045% de la energía solar que irradia el sol, esta cantidad sirve para el consumo del total de la civilización humana durante 100 años... Cualquier búsqueda de energía alterna es una necedad del ser humano... Es tan perfecta esa energía que es fundamental para la vida en este planeta.

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