En teoría, dos únicos reactores nucleares que funcionen con pequeñas pastillas podrían suministrar energía a todo el planeta, de forma segura y limpia. Esa es la promesa de la fusión nuclear. Entonces, ¿por qué seguimos dependiendo de los combustibles fósiles? ¿Qué nos impide construir estos reactores en todas partes?
Al fin y al cabo, los científicos llevan trabajando en la tecnología de fusión nuclear desde la década de 1950 y siempre han sido optimistas en cuanto a que el avance definitivo no está lejos. Sin embargo, los hitos han caído una y otra vez y ahora el chiste es que una central de fusión nuclear práctica podría estar todavía a décadas de distancia.
Pues bien, varias empresas emergentes se han puesto en marcha para luchar contra las retorcidas leyes de la física que hasta ahora han impedido que la fusión nuclear se convierta en una fuente de energía práctica en nuestro planeta.
Pero ninguna ha conseguido inspirar tanto entusiasmo a los inversores como Commonwealth Fusion Systems. Esta empresa de fusión con sede en Massachusetts acaba de conseguir más de 1.800 millones de dólares en la mayor inversión privada para la fusión nuclear hasta la fecha de una plétora de inversores de renombre, entre ellos Microsoft Corp. (NASDAQ:MSFT), George Soros a través de su Soros Fund Management LLC y el capitalista de riesgo John Doerr.
Commonwealth Fusion System está en buena compañía
El 5 de noviembre, Helion Energy anunció que había recaudado 500 millones de dólares en su última ronda de financiación, lo que la convierte en la segunda mayor ronda de financiación de una empresa privada de fusión. Helion tiene la oportunidad de superar a Commonwealth Fusion System, ya que su última ronda de financiación incluye 1.700 millones de dólares adicionales vinculados a determinados hitos de rendimiento. Por su parte, la canadiense General Fusion ha cerrado esta semana una ronda de financiación de 130 millones de dólares que ha sido sobresuscrita, según ha revelado el Director General de la empresa, Christofer Mowry. General Fusion planea lanzar un esfuerzo de recaudación de fondos mayor el próximo año.
La última oleada de aportaciones a las empresas de fusión ya ha superado los 1.900 millones de dólares anunciados anteriormente, según datos de la Fusion Industry Association y la U.K. Atomic Energy Authority.
“Es una señal de que la industria está creciendo”, dijo Mowry al Wall Street Journal.
Varias empresas de fusión están buscando diferentes diseños de reactores de fusión, aunque la mayoría se basan en la fusión que tiene lugar en el plasma, un gas caliente cargado. En septiembre, Commonwealth Fusion probó con éxito el imán de fusión más potente de su clase en la Tierra, que podría retener y comprimir el plasma.
Commonwealth Fusion Systems colabora con el MIT para construir su reactor de fusión. El equipo ha planeado un experimento de fusión que han bautizado como Sparc, cuyo volumen es aproximadamente 1/65 del del Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER). El reactor experimental generará unos 100MW de energía térmica en pulsos de unos 10 segundos, ráfagas lo suficientemente grandes como para abastecer a una pequeña ciudad. El equipo prevé que la producción será más del doble de la potencia utilizada para calentar el plasma, superando así el mayor obstáculo técnico en este campo: la energía neta positiva de la fusión. El equipo de Sparc se ha fijado el ambicioso objetivo de que el reactor funcione en unos 15 años.
Pero, ¿por qué los científicos han fracasado hasta ahora en la reproducción de un proceso natural que alimenta las estrellas de nuestro universo?
Desafío extremo
Resulta que las condiciones necesarias para que se produzca la fusión nuclear suponen un reto extremo para nosotros, los terrícolas.
La fusión se basa en el concepto básico de forjar elementos más ligeros en otros más pesados. Cuando dos átomos de hidrógeno se unen con la suficiente fuerza, se fusionan para formar helio. El nuevo átomo es menos masivo que la suma de sus partes, y el saldo se convierte en energía en la equivalencia masa-energía E=MC2.
Vale, esto es un poco simplista, ya que los átomos de hidrógeno no se fusionan directamente, sino en una reacción de varios pasos. En cualquier caso, la conclusión es que la fusión nuclear sólo produce energía neta a temperaturas extremas, del orden de cientos de millones de grados centígrados. Eso es más caliente que el núcleo del sol, y demasiado caliente para que cualquier material conocido en la tierra lo resista.
Para evitar este atolladero, los científicos utilizan potentes campos magnéticos para contener el plasma caliente y evitar que entre en contacto con las paredes del reactor nuclear. Esto consume cantidades insanas de energía.
Las estrellas lo tienen fácil en este sentido porque su inmensa masa y sus potentes campos gravitatorios lo mantienen todo unido. Por ejemplo, el Sol tiene 333.000 veces la masa de la Tierra, y su gravedad es unas 27,9 veces mayor que la de la Tierra.
Desgraciadamente, todos los experimentos de fusión realizados hasta ahora han sido energéticamente negativos, ya que toman más energía de la que generan, lo que los hace inútiles como forma de generación de electricidad.
Conseguir la reacción de fusión inicial no es un problema, pero sí lo es mantenerla en funcionamiento, por no mencionar que la construcción de reactores nucleares requiere algunas hazañas de ingeniería extremadamente sofisticadas, y aún no se ha dicho la última palabra.
Megaproyecto internacional
Pero ahora, los científicos confían en que están cerca de construir un reactor nuclear que producirá más energía de la que consume.
El próximo Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER), con sede en Saint-Paul-les-Durance (Francia), es la mayor instalación de reacción de fusión del mundo que pretende desarrollar reactores de fusión comercialmente viables.
Financiado por seis países, entre ellos Estados Unidos, Rusia, China, Japón, Corea del Sur e India, el ITER tiene previsto construir el mayor dispositivo de fusión tokamak del mundo, una jaula con forma de donut que producirá 500 ME de energía de fusión térmica.
El dispositivo costará unos 24.000 millones de dólares, con una fecha de entrega fijada en 2035. La gigantesca máquina -la mayor máquina de fusión jamás construida- pesará unas impresionantes 23.000 toneladas y estará alojada en un edificio de 60 metros de altura.
¿Cuál es la diferencia esta vez?
Los científicos han desarrollado con éxito un nuevo material superconductor -esencialmente una cinta de acero recubierta de óxido de itrio-bario-cobre, o YBCO- que les permite construir imanes más pequeños y potentes. Esto reduce la energía necesaria para poner en marcha la reacción de fusión.
Según Fusion for Energy -la empresa conjunta de la UE para el ITER- se utilizarán 18 imanes superconductores de niobio-estaño, también llamados bobinas de campo toroidal, para contener el plasma de 150 millones de grados centígrados. Los potentes imanes generarán un potente campo magnético equivalente a 11,8 teslas, es decir, un millón de veces más fuerte que el campo magnético terrestre. Europa fabricará 10 de las bobinas de campo toroidal, y Japón nueve.
Sin embargo, habrá que esperar una década más para construir una central de demostración a escala real utilizando las lecciones aprendidas del ITER. A partir de entonces, las centrales de fusión industriales se conectarán a la red.
La construcción de las instalaciones del ITER se ha completado casi en un 80% en estos momentos.
Noticia tomada de: OilPrice / Traducido del ingles por World Energy Trade
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