Los nuevos diseños de reactores de fusión nuclear llevados acabo por dos “start-ups” de fondos privados, son las que están dando mejores resultados frente a la inversión gubernamental.
El último análisis sobre el proyecto de fusión nuclear más grande del mundo (ITER) revela más retrasos y sobrecostes, mientras que algunos países miembros estudian su permanencia en el proyecto. El último calendario propuesto por el director del proyecto, ITER, fija la fecha para la puesta en marcha de la máquina en 2025, y retrasa hasta 2035 el momento en el que se conseguirá realmente la fusión. Estas fechas se retrasan 12 años frente al calendario original. En cambio, las starts-ups como General Fusion y Tri Alpha Energy, están atrayendo financiación de capital riesgo y logrando ciertos avances en el desarrollo de prototipos. Tri Alpha ha recibido casi 500.000 millones de dólares (unos 435.000 euros) en financiación de capital riesgo de una lista de inversores que incluye Goldman Sachs y Vulcan, el fondo de inversión del cofundador de Microsoft Paul Allen. La compañía afirmó en agosto haber confinado con éxito la nube de plasma ionizada dentro de la cual se producirán las reacciones de fusión. Y General Fusion, que también ha obtenido millones en financiación privada, recibió el mes pasado otros 12,75 millones de dólares (unos 11 millones de euros) del Gobierno de Canadá.Aún falta mucho para la generación de energía comercial procedente de la fusión, pero ya se divisa el esquema de este tipo de reactor.
Las investigaciones iniciales sobre la fusión se han centrado en grandes máquinas con forma de rosquilla llamadas tokamaks, que crean potentes campos magnéticos para comprimir el plasma de alta temperatura – bolas formadas por partículas cargadas que se fusionan para formar helio, liberando grandes cantidades de energía en el proceso. El reto consiste en contener el plasma caliente y mantenerlo estable; los reactores de fusión actuales, como el del proyecto del Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER, por sus siglas en inglés) en el sur de Francia, emplean unas bobinas gigantes de electroimanes que consumen mucha más energía de la que genera la máquina. Los costes de ITER, que combina científicos y financiación procedentes de China, la Unión Europea, la India, Rusia, Japón, Corea del Sur y Estados Unidos, se proyectan en docenas de miles de millones de dólares con la perspectiva de producir un reactor operativo para la década de 2030 y que en la actualidad está generando dudas frente a nuevos diseños de empresas privadas que están avanzando en la buena dirección.
Tri Alpha Energy, está aplicando los principios de los aceleradores de partículas de alta energía, como el Gran Colisionador de Hadrones, a los problemas de los reactores de fusión. Específicamente, el equipo ha construido un dispositivo, de 23 metros de largo, que dispara dos nubes de plasma que forman una anilla de plasma. El campo magnético que mantiene unida la anilla de plasma es generado por el mismo plasma – una técnica conocida como la configuración de campo invertido. El plasma es sostenido por la inyección de partículas de alta energía de los aceleradores. El reto del diseño de Tri Alpha Energy, es mantener el plasma estable a suficiente temperatura el tiempo necesario para conseguir la fusión de energía positiva.
En el Centro de Ciencias de Plasma y Fusión del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, EEUU), un grupo liderado por Dennis Whyte, un profesor de ciencias nucleares e ingeniería y el director del centro, y por el estudiante de postgrado Brandon Sorbom, publicó en julio un diseño conceptual para una máquina llamada el reactor ARC, siglas procedentes de las palabras en inglés affordable (asequible), robust (robusto) y compact (compacto). La novedad del diseño del ARC es la naturaleza de los electroimanes que confinan el plasma. Mediante el uso de recién desarrolladas cintas flexibles de superconductores hechas de óxido de cobre y bario de tierra rara, el reactor ARC puede formar campos magnéticos con una amplitud mucho mayor – habilitando así un diseño de reactor mucho más pequeño que otras máquinas basadas en el diseño tokamak. Los investigadores también imaginan una “manta líquida” que envuelva el plasma y que absorba neutrones sin dañarlos y proporcione un medio de intercambio de calor para generar energía.
Aumentar la amplitud del campo magnético envolvente eleva la cantidad de energía de fusión producida en el plasma a la cuarta potencia – un aumento dramático que podría dar paso a un prototipo comercial en cuestión de años, según Whyte.
“Es bien conocido que se pueden construir dispositivos muy compactos si se eleva el campo magnético hasta niveles muy altos”, explica, “pero los electroimanes tenían que ser de cobre – ningún superconductor podría tolerar ese campo magnético”. Ahora el avance de avanzadas cintas de superconductores podría habilitar un reactor compacto que genere la fusión de forma continua.
Publicado en Fusion Engineering and Design, el artículo sobre el reactor ARC remarca que, de momento, se trata sólo de un diseño conceptual. Whyte espera atraer financiación para construir una máquina experimental durante los próximos años. Mientras tanto, un conjunto de empresas privadas que incluyen no sólo a Tri Alpha Energy sino también a Tokamak Energy Ltd., radicada en Inglaterra, y General Fusion, con sede en Vacouver (Canadá), están trabajando en diseños relacionados pero distintos para llevar la fusión a la fase del prototipo (ver Un nuevo método de fusión).
Jonathan Menard, un físico de plasma del Laboratorio de Física de Plasma de la Universidad de Princeton (EEUU), dirige el Experimento Nacional de Toro Esférico, que intenta desarrollar un tokamak con forma de una pelota de playa en lugar de un donut. Menard, cuyo programa completó recientemente una actualización de su máquina experimental de 94 millones de dólares (unos 83 millones de euros), ha seguido de cerca los avances de Tri Alpha Energy y los esfuerzos ARC y cree que estas innovaciones deberían perseguirse más.
¿Cuánto tardaremos en ver operativo un reactor de fusión nuclear comercial?
