Para ayudar al mundo a alcanzar las cero emisiones netas en 2050, Nick Hawker apuesta por la fusión nuclear. Que es cofundador de la startup First Light Fusion, quien afirma: “Tenemos que construir múltiples centrales de fusión en la década de 2040. Y la primera de este tipo tiene que construirse en la década de 2030. Lo que significa que el problema de la física tiene que estar resuelto en la década de 2020”.
Durante décadas, la búsqueda de la energía de fusión fue una historia compuesta por dos vías financiadas por los gobiernos, que culminaron en megaproyectos: la National Ignition Facility (NIF) estadounidense y la colaboración internacional ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), en construcción en Francia. Esta historia se detalló en el libro de Daniel Clery A Piece of the Sun en 2013. Por aquel entonces, existían algunas startups de fusión, pero no se les tomaba en serio.
Ahora los tiempos han cambiado, las tecnologías han cambiado y lo que está en juego ha cambiado. Con el aumento de la temperatura global, que ahora trae inundaciones e incendios a cada puerta, la necesidad de producir energía sin emisiones nunca ha sido más clara.
Arthur Turrell analiza algunas de las aproximadamente 25 empresas privadas de fusión que están impulsando su comercialización y las evalúa junto a los proyectos públicos.
Ya sea con la empresa derivada de la Universidad de Oxford, First Light Fusion, en Yarnton (Reino Unido), que lanza un proyectil desde un cañón de riel hacia un objetivo, o con General Fusion, respaldada por Jeff Bezos, en Burnaby (Canadá), que comprime plasma magnetizado con pistones, el autor muestra cómo empresas privadas con ideas diferentes, nuevos equipos y un buen ojo para el resultado final están revitalizando el campo.
Turrell es especialista en física de plasmas. Ahora es científico de datos en la UK Office for National Statistics y en el Banco de Inglaterra. La suya es una introducción clara e interesante a la historia, la física y la economía del aprovechamiento de la energía producida por la fusión de los núcleos de los átomos ligeros para crear otros más pesados. Sostiene que “los inversores apuestan por que las empresas privadas pueden tener éxito donde los gobiernos han fracasado”.
Pasión y experiencia para el desarrollo de la fusión nuclear
Entonces, ¿quiénes son las personas que participan en este desafío de construir estrellas? Conocemos al ex astronauta Jeff Wisoff, que ahora es responsable del funcionamiento seguro del NIF en Livermore, California.
Jonathan Carling, quien es director general de Tokamak Energy en Milton Park (Reino Unido), después de haber trabajado como ingeniero en Rolls-Royce (ya ha dejado Tokamak Energy). La pasión y la experiencia de estos personajes nos recuerdan que hay factores sociales y políticos que afectan a la rapidez de este campo, además de los técnicos y científicos.
Las estadísticas son muy potentes y reflejan la magnitud del problema energético. El 86% de la energía mundial se sigue generando con combustibles fósiles.
Se cree que la contaminación atmosférica contribuye a la muerte de 8,8 millones de personas al año en todo el mundo, y la Tierra no ha visto niveles de dióxido de carbono tan altos desde hace al menos 800.000 años.
Turrell cita a Ian Chapman, director general de UK Atomic Energy Authority que afirma que en 2050 “vamos a necesitar la mitad de la energía que utilizamos ahora”.
La fusión podría ser una contribución muy necesaria. Pero nadie ha alcanzado el hito crucial del punto de equilibrio, el punto en el que la enorme energía necesaria para crear reacciones de fusión -que deben funcionar a temperaturas de cientos de millones de grados- se recupera con la energía liberada.
Figura 1. General Fusion, en Canadá, utiliza pistones accionados por vapor para comprimir el plasma hasta alcanzar las condiciones de fusión. Crédito: General Fusion
Las analogías también animan el texto. El plasma caliente de deuterio y tritio de un tokamak -un toroide magnético de varias toneladas que es el método más avanzado para contener reacciones de fusión controladas- tiene que ser puro. Tan puro que aspirar todas las demás partículas es como “eliminar todas las estrellas de la Vía Láctea menos una”. Los pasajeros que se apiñan en un vagón de tren en hora pico vienen a representar el aumento de la densidad del plasma. El Bremsstrahlung -la radiación emitida por una partícula cargada al ser desviada por otra- es como la onda que se produce cuando una lancha gira.
Pero la idea de “lo público frente a lo privado” es demasiado simplista. Las startups, escribe Turrell, “se proponen utilizar millones de dólares, y algunas ideas locas, para hacer lo que miles de millones de dólares, y décadas de investigación científica, no han podido”. En realidad, las empresas se basan en los fundamentos establecidos por los laboratorios nacionales y la investigación universitaria.
Asociaciones audaces
Desarrollar e integrar las tecnologías necesarias para formar una central de fusión que funcione y sea económica va más allá del alcance actual de una empresa o un laboratorio público. La próxima fase podría ser similar a las asociaciones público-privadas realizadas entre la NASA y las empresas SpaceX y Orbital Sciences para desarrollar el transporte comercial para la Estación Espacial Internacional, en las que se compartieron los costes y los riesgos.
Décadas de inversión en programas de colaboración como el ITER, el NIF y el Joint European Torus de Oxfordshire (Reino Unido), además de programas de física del plasma y física de alta densidad energética, han llevado a la ciencia de la fusión a un punto en el que las startups están comercializando ideas y nuevas tecnologías. Ahora, los gobiernos están introduciendo programas para estimular la colaboración entre los sectores público y privado. La cuestión clave es cómo hacer prosperar estas asociaciones.
Los constructores de estrellas son optimistas por naturaleza: hay que serlo para abordar algo tan audaz. Por ello, los plazos poco realistas y las promesas excesivas han perseguido la fusión desde los años 50. Habría sido conveniente debatir más sobre este tema. ¿Cuánto costará la energía de fusión? ¿Y cuánto tiempo pasará hasta que llegue a nuestros hogares? Las respuestas se desconocen todavía. Pero se puede perdonar a los inversores, los gobiernos, las empresas de servicios públicos y el público por querer respuestas, y a los científicos por intentar proporcionarlas.
El debate sobre los peligros de la fusión es muy reflexivo y esclarecedor, desde las escasas o nulas posibilidades de proliferación de armas o fusión hasta los riesgos reales de la radiactividad que crean los neutrones de alta energía. De forma objetiva, Turrell compara el número de muertes que se producen por cada exajulio de energía generado por las fuentes actuales, como los combustibles fósiles, las renovables y la fisión nuclear. En este caso, la fusión resulta mucho más segura que cualquiera de ellas.
Al final, los constructores de estrellas tienen una visión realista y positiva: ofrecen una interesante panorámica de la situación actual y de los principales actores. Y, por si el reto de las energías limpias no fuera suficiente, Turrell tiene un último recurso para nuestra imaginación: la propulsión por fusión para los viajes espaciales. La humanidad, demuestra, siempre está alcanzando las estrellas.
Noticia tomada de: Nature / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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