Gianfranco Federici: cerrar las brechas tecnológicas para hacer realidad la energía de fusión

La serie Fusion Forward continúa. Tras la intervención de Carlos Alejandre, que dibujó la hoja de ruta industrial de la energía de fusión en Europa , profundizamos en los retos existentes de la mano de Gianfranco Federici, Programme Manager de EUROfusion.

EUROfusion es el consorcio europeo que coordina el programa de investigación en energía de fusión, integrando a más de 30 organizaciones y universidades de 26 países. Su misión es clara: consolidar el liderazgo europeo en el desarrollo de la fusión mediante la coordinación de recursos, infraestructuras y talento. Bajo el paraguas de EUROfusion se articula el diseño de DEMO, la futura planta de demostración que tomará el relevo de ITER, y se gestionan programas estratégicos como IFMIF-DONES (para ensayos de materiales) o el desarrollo de sistemas de breeding blankets.

Federici lleva décadas vinculado al desarrollo de las tecnologías de fusión y, desde EUROfusion, ha participado de primera mano en los avances de ITER y en los preparativos para DEMO. Su intervención en el Future Trends Forum se centró en responder a una pregunta clave: ¿dónde estamos realmente en el camino hacia la energía de fusión y qué retos quedan por delante?

Antes de llegar a plantas comerciales competitivas, será necesario construir una primera generación de instalaciones capaces de generar electricidad de manera estable y sin fallos, aunque todavía no sean competitivas en costes.

Si quieres ver la ponencia de Gianfranco Federici, puedes hacerlo en este vídeo:

Gianfranco Federici: “Fusion: Where are we now, and what challenges remain?” #FusionForward

De ITER a DEMO: un salto cualitativo imprescindible

ITER es el experimento internacional que, por primera vez, producirá energía de fusión de manera sostenida a gran escala. Su papel es fundamental: validar la física y parte de la tecnología necesarias para el siguiente paso. Sin embargo, advierte Federici, no resolverá todos los retos que plantea una planta operativa.

La sucesora de ITER, conocida como DEMO, deberá dar un salto cualitativo. No se trata solo de generar energía de fusión, sino de integrarla en una planta eléctrica que funcione de forma estable, sin fallos y con un alto nivel de disponibilidad. Esto implica que la fiabilidad de todos los componentes pase a ser prioritaria, algo que no es el objetivo principal de ITER.

Además, DEMO deberá ser autosuficiente en combustible. La fusión de deuterio-tritio consume unos 55 kilos de tritio al año por cada gigavatio de potencia. Las reservas mundiales disponibles rondan hoy los 30-40 kilos y están en declive, por lo que será imprescindible producirlo dentro de la propia instalación mediante breeding blankets – módulos situados alrededor del plasma que, además de absorber el calor generado por la reacción de fusión, producen tritio, el combustible que necesita el reactor. Lo hacen mediante reacciones con litio contenido en su estructura, convirtiendo este material en una “fábrica” interna de combustible para que la planta sea autosuficiente-. Ningún sistema de este tipo ha sido construido ni probado hasta la fecha, y la madurez tecnológica de los conceptos existentes sigue siendo baja.

Otra diferencia crítica está en la extracción de calor. En fusión magnética, la energía se transfiere a través de neutrones que impactan en el blanket. Para convertirla en electricidad, será necesario extraerla a alta temperatura y presión, lo que introduce complejos retos de ingeniería térmica y estructural. A ello se suman los sistemas de mantenimiento remoto, que deberán operar en entornos de hasta 2 kGy/h de radiación, un nivel extremadamente alto que impide cualquier intervención humana y exige sistemas de manipulación remota capaces de operar en entornos donde la mayoría de materiales y componentes electrónicos se degradarían en poco tiempo.

Brechas tecnológicas que debemos cerrar ya

Más allá de ITER, persisten vacíos críticos que condicionan el salto a la industria. Para Federici, uno de los más importantes es el bajo nivel de madurez tecnológica (TRL) de elementos esenciales para DEMO, como los breeding blankets, los materiales endurecidos a la radiación o los sistemas de manejo remoto. En todos los casos, se trata de desarrollos complejos, con ciclos de cualificación que pueden prolongarse y sin garantías de éxito.

La experiencia acumulada en proyectos anteriores muestra que introducir nuevos materiales o procesos de fabricación en un entorno nuclear exige tiempo, pruebas exhaustivas y la validación de cada detalle. Como recuerda Federici, “el diablo está en los detalles” y cualquier fallo en la integración puede comprometer todo el sistema.

Otra brecha clave está en la validación de componentes en condiciones reales. ITER no cubrirá por completo áreas como el ciclo completo del tritio o la operación de breeding blankets a escala industrial, por lo que es imprescindible desarrollarlas en paralelo en infraestructuras específicas. Iniciativas como IFMIF-DONES en Granada, que permitirá ensayar materiales bajo irradiación intensa, o el nuevo centro de manipulación de breeding blankets en Dinamarca, son pasos esenciales para reducir riesgos y evitar cuellos de botella en el futuro.

Europa lidera actualmente la inversión en estas áreas junto con China, mientras que empiezan a sumarse startups con enfoques más ágiles. Sin embargo, la magnitud de los desafíos requiere un esfuerzo sostenido y coordinado entre instituciones públicas, industria y centros de investigación.

Un choque de necesidades: acelerar sin saltarse pasos

Federici describe el momento actual como un “choque entre dos fuerzas opuestas”. Por un lado, la presión por acelerar la llegada de la fusión al mercado para responder a la crisis climática y garantizar la seguridad energética. Por otro, la realidad de que aún quedan obstáculos técnicos y regulatorios que no se pueden sortear con atajos.

La fusión es, ante todo, una tecnología nuclear, y como tal estará sometida a un escrutinio exhaustivo por parte de los reguladores. Cada nuevo material, componente o proceso de fabricación tendrá que pasar por largos procesos de cualificación, sin margen para errores que comprometan la seguridad.

Para cerrar la brecha, es necesario invertir hoy en el desarrollo y validación de las tecnologías que no están cubiertas por ITER, al tiempo que se mantiene el impulso político y financiero que la fusión necesita para consolidarse como una pieza estratégica del sistema energético futuro.

El mensaje es claro: si no empezamos ya a resolver estos retos en paralelo, corremos el riesgo de que la transición de la investigación a la industria se estanque durante décadas. La oportunidad está sobre la mesa, pero el tiempo para actuar es ahora.

Mirar lejos sin dejar de actuar hoy

Federici hace unas comparaciones con grandes proyectos de la humanidad que ponen en contexto la magnitud del reto de la fusión. A su juicio, es incluso más compleja que el Proyecto Manhattan, por la gran cantidad de sistemas interdependientes que deben coordinarse. Ve en el Programa Apollo una analogía más acertada: un esfuerzo monumental, compuesto por múltiples sistemas, que allana el camino para la siguiente etapa.

Subraya la importancia de combinar ambición y realismo. La fusión será clave en el futuro energético, pero su desarrollo requiere tiempo, y no debe ser excusa para frenar las inversiones en soluciones que ya tenemos para reducir emisiones, como la fisión nuclear o las renovables. “Si actuamos en paralelo, podremos llegar a la meta con un sistema energético más sólido y diversificado”, destaca.

Sobre tecnologías emergentes como los imanes superconductores de alta temperatura (HTS), Federici destaca su potencial para aumentar el campo magnético y permitir diseños más compactos. Sin embargo, recuerda que el diseño debe ser integral desde el principio, incorporando factores como seguridad, apantallamiento y mantenimiento para garantizar que los avances tecnológicos se traduzcan en plantas viables y seguras.

También reconoce el papel creciente de las startups y nuevos enfoques disruptivos, capaces de acelerar la innovación en áreas de alto riesgo tecnológico. Si superan con éxito las exigentes fases de validación en entornos nucleares, estos avances pueden ser decisivos para acortar los plazos y hacer realidad la fusión como pieza clave de un sistema energético limpio, seguro y competitivo.

Este artículo es una parte del análisis que hemos realizado en el Future Trends Forum. El informe completo, Energía de Fusión: una revolución energética en marcha, recoge las aportaciones de más de veinte expertos internacionales y define los cinco ejes críticos para escalar la energía de fusión como motor climático, económico y tecnológico.

Descárgalo aquí y descubre en detalle cómo podemos construir hoy el sistema energético de mañana.