Justificación de la necesidad y viabilidad de los reactores Tokamak de fusión nuclear como fuente de generación de energía para el periodo 2050-2100

Abstract

[EN]In the current document, we will study the possibility of using nuclear fusion as a relevant source of energy for the end of the century. This is meant to happen under the frame of the achievement of a clean, sustainable economy, given that the main technological challenges relative to the most developed fusion reactor; the Tokamak kind, have been overcome by 2050. Nowadays, people are each time more concerned and conscious about climate change and decreasing the emission of the GHG that provoke it. This has lead to an accelerated development of alternative technologies to fossil fuels. These, though necessary, present several drawbacks hard to overcome, making the a technology as fusion an attractive asset. The main goal of this project is, on the one hand, understanding the basic processes regarding to nuclear fusion and the functioning of the Tokamak. On the other hand, we intend to prove the need of development of this technology from a climatic perspective, as well as the economic viability related to fuel supply. For this aim, we will first calculate the necessary amount of fuel for a base fusion plant. Secondly, we will analyse several climate scenarios developed by reference organisations, with the purpose of estimating the fusion power that would be necessary to install in order to keep below the 2ºC limit, established in COP21. Finally, we will analyse fusion fuels market so as to ensure if the new demand set off by this technology could be satisfied.

[EU]Hurrengo dokumentuan mende bukaerarako fusio nuklearra energia sortzeko iturri garrantzitsu moduan erabiltzeko posibilitatea aztertuko dugu. Ekonomia garbi eta jasangarri bat lortutako ingurunean egingo da, fusio erreaktore aurreratuenaren (Tokamak mota) erronka teknologiko nagusiak 2050erako, gutxi gorabehera, gaindituak egongo direla kontuan hartuta. Gaur egun, aldaketa klimatikoarekiko eta hori eragiten duten berotegi-efektuko gasen murrizketarekiko kezka eta sentsibilizazioa gero eta handiagoa da. Honek, erregai fosilak ez diren teknologien garapen bizkortua ekarri du. Hauek, beharrezkoak izan arren, ekiditzeko oso zailak diren desabantailak dituzte. Horregatik, fusioa bezalako teknologia baten garapena oso erakargarria da. Proiektu honen helburua, alde batetik, fusioaren prozesu oinarrizkoak eta Tokamak-aren funtzionamendua ulertzea da. Beste alde batetik, ikuspegi klimatikotik teknologia honen garapenaren beharraz gain, erregaiaren horniduraren ikuspuntutik bidegarritasun ekonomikoa ere justifikatzea bilatzen da. Horretarako, lehenik eta behin, oinarrizko fusio fabrika batentzako erregaia kalkulatuko da. Jarraitzeko, zenbait erreferentziazko erakunderen egoera klimatikoa aztertuko da, helburua COP21ean ezarritako 2ºC-ko mugaren azpitik mantentzeko instalatu beharreko fusio potentzia balioeztea izanik. Azkenik, fusio erregaien merkatua aztertuko da teknologia honek egoera bakoitzean suposatuko lukeen eskari berria asetzea posiblea izango den jakiteko.

[ES]En el presente documento se va a estudiar la posibilidad de empleo de la fusión nuclear como fuente relevante de generación de energía para finales de siglo. Esto se hará en el marco de la obtención de una economía limpia y sostenible, suponiendo que los principales retos tecnológicos del reactor de fusión más avanzado; el de tipo Tokamak, hayan sido superados en torno al año 2050. En la actualidad, hay cada vez más preocupación y concienciación respecto al cambio climático y la reducción de emisión de los gases de efecto invernadero que lo provocan. Esto ha llevado al desarrollo acelerado de tecnologías alternativas a los combustibles fósiles. Estas, aunque necesarias, presentan diversas desventajas difícilmente salvables, razón por la cual el desarrollo de una tecnología como la fusión resulta tan atractivo. El objetivo de este proyecto es, por una parte, comprender los procesos básicos de la fusión y del funcionamiento del Tokamak. Por otra parte, se busca justificar la necesidad de desarrollo de esta tecnología desde una perspectiva climática, así como la viabilidad económica desde el punto de vista del abastecimiento de combustible. Para esto, en primer lugar se calculará el combustible necesario para una planta de fusión base. En segundo lugar, se analizarán los escenarios climáticos de distintas organizaciones de referencia, con el fin de estimar la potencia de fusión que sería preciso instalar para mantenerse por debajo del límite de 2ºC establecido en la COP21. Por último, se analizará el mercado de combustibles de fusión con el objetivo de establecer si se podría satisfacer la nueva demanda que esta tecnología supondría en cada escenario analizado.