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La petrolera italiana Eni está invirtiendo 50 millones de dólares en Commonwealth Fusion Systems, una empresa derivada del MIT que colabora con el instituto en el desarrollo de imanes superconductores para producir energía con cero emisiones de carbono en un experimento de fusión nuclear llamado SPARC. Julian Turner entrevista al director ejecutivo, Robert Mumgaard, para obtener más información.
En lo más profundo de los venerables pasillos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) se está gestando una revolución energética. Tras décadas de progreso, los científicos creen que la energía de fusión finalmente está lista para consolidarse y que el santo grial de la energía ilimitada, libre de combustión y con cero emisiones de carbono podría estar al alcance de la mano.
El gigante energético italiano Eni comparte este optimismo e invierte 50 millones de euros (62 millones de dólares) en un proyecto de colaboración con el Centro de Fusión de Plasma y Ciencia (PSFC) del MIT y la empresa privada Commonwealth Fusion Systems (CFS), cuyo objetivo es acelerar la integración de la energía de fusión en la red eléctrica en tan solo 15 años.
El control de la fusión nuclear, el proceso que alimenta al sol y a las estrellas, se ve obstaculizado por un problema ancestral: si bien esta práctica libera enormes cantidades de energía, solo puede llevarse a cabo a temperaturas extremas de millones de grados Celsius, más calientes que el centro del sol y demasiado calientes para que cualquier material sólido las soporte.
Como consecuencia del desafío que supone el confinamiento de los combustibles de fusión en estas condiciones extremas, los experimentos de energía de fusión han funcionado hasta ahora con déficit, generando menos energía de la necesaria para mantener las reacciones de fusión y, por lo tanto, incapaces de producir electricidad para la red.
“La investigación sobre la fusión nuclear se ha estudiado exhaustivamente durante las últimas décadas, lo que ha dado lugar a avances en la comprensión científica y en las tecnologías para la energía de fusión”, afirma Robert Mumgaard, director ejecutivo de CFS.
“CFS está comercializando la fusión nuclear mediante el enfoque de campo magnético intenso, desarrollando nuevos imanes de campo magnético para fabricar dispositivos de fusión más pequeños, utilizando el mismo enfoque físico que los programas gubernamentales de mayor envergadura. Para ello, CFS colabora estrechamente con el MIT en un proyecto conjunto, comenzando con el desarrollo de los nuevos imanes.”
El dispositivo SPARC utiliza potentes campos magnéticos para mantener en su lugar el plasma caliente, una sopa gaseosa de partículas subatómicas, e impedir que entre en contacto con cualquier parte de la cámara de vacío en forma de rosquilla.
“El principal desafío consiste en crear un plasma en las condiciones necesarias para que se produzca la fusión, de manera que genere más energía de la que consume”, explica Mumgaard. “Esto depende en gran medida de una subdisciplina de la física conocida como física de plasmas”.
Este experimento compacto está diseñado para producir alrededor de 100 MW de calor en pulsos de diez segundos, tanta energía como la que consume una ciudad pequeña. Sin embargo, dado que SPARC es un experimento, no incluirá los sistemas para convertir la energía de fusión en electricidad.
Los científicos del MIT prevén que la producción sea más del doble de la energía utilizada para calentar el plasma, alcanzando así el hito técnico definitivo: energía neta positiva procedente de la fusión.
«La fusión se produce dentro de un plasma contenido y aislado mediante campos magnéticos», explica Mumgaard. «Conceptualmente, es como una botella magnética. La intensidad del campo magnético está estrechamente relacionada con la capacidad de la botella magnética para aislar el plasma y permitirle alcanzar las condiciones de fusión».
“Por lo tanto, si podemos crear imanes potentes, podremos generar plasmas más calientes y densos con menos energía para mantenerlos. Y con mejores plasmas, podremos fabricar dispositivos más pequeños y más fáciles de construir y desarrollar.”
“Con los superconductores de alta temperatura, contamos con una nueva herramienta para generar campos magnéticos de muy alta intensidad y, por lo tanto, crear recipientes magnéticos mejores y más pequeños. Creemos que esto nos permitirá alcanzar la fusión nuclear más rápidamente.”
Mumgaard se refiere a una nueva generación de electroimanes superconductores de gran diámetro que tienen el potencial de producir un campo magnético dos veces más fuerte que el empleado en cualquier experimento de fusión existente, lo que permite un aumento de más de diez veces en la potencia por unidad de tamaño.
Fabricados con cinta de acero recubierta con un compuesto llamado óxido de itrio-bario-cobre (YBCO), los nuevos imanes superconductores permitirán a SPARC producir una potencia de fusión que representa aproximadamente una quinta parte de la de ITER, pero en un dispositivo que tiene solo alrededor de 1/65 del volumen.
Al reducir el tamaño, el coste, el tiempo y la complejidad organizativa necesarios para construir dispositivos de energía de fusión neta, los imanes de YBCO también permitirán nuevos enfoques académicos y comerciales para la energía de fusión.
“Tanto SPARC como ITER son tokamaks, un tipo específico de recipiente magnético basado en el extenso desarrollo de la ciencia básica de la física del plasma a lo largo de las décadas”, aclara Mumgaard.
“SPARC utilizará la próxima generación de imanes superconductores de alta temperatura (HTS) que permiten un campo magnético mucho mayor, lo que proporciona el rendimiento de fusión deseado con un tamaño mucho menor.
“Creemos que este será un componente clave para lograr la fusión en un plazo que responda a las exigencias climáticas y que el producto sea económicamente atractivo.”
En lo que respecta a los plazos y la viabilidad comercial, SPARC es una evolución de un diseño de tokamak que se ha estudiado y perfeccionado durante décadas, incluyendo el trabajo realizado en el MIT que comenzó en la década de 1970.
El experimento SPARC pretende allanar el camino para la primera instalación de energía de fusión verdadera del mundo, con una capacidad de alrededor de 200 MW de electricidad, comparable a la de la mayoría de las centrales eléctricas comerciales.
A pesar del escepticismo generalizado en torno a la energía de fusión —Eni tiene la visión de futuro de ser la primera compañía petrolera mundial en invertir fuertemente en ella—, sus defensores creen que esta técnica puede satisfacer una parte sustancial de las crecientes necesidades energéticas del mundo, al tiempo que reduce drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero.
La menor escala que permiten los nuevos imanes superconductores posibilita potencialmente una vía más rápida y económica para la generación de electricidad a partir de la energía de fusión en la red eléctrica.
Eni estima que desarrollar un reactor de fusión de 200 MW para 2033 costará 3.000 millones de dólares. El proyecto ITER, una colaboración entre Europa, Estados Unidos, China, India, Japón, Rusia y Corea del Sur, ya ha superado la mitad de su objetivo de realizar la primera prueba de plasma supercalentado en 2025 y la primera fusión a plena potencia en 2035, y cuenta con un presupuesto de alrededor de 20.000 millones de euros. Al igual que SPARC, ITER está diseñado para no generar electricidad.
Así pues, con la red eléctrica estadounidense alejándose de las centrales eléctricas monolíticas de carbón o fisión de 2-3 GW para acercarse a aquellas en el rango de 100-500 MW, ¿puede la energía de fusión competir en un mercado difícil? Y, de ser así, ¿cuándo?
“Aún queda investigación por hacer, pero se conocen los retos, las nuevas innovaciones están marcando el camino para acelerar las cosas, nuevos actores como CFS están aportando un enfoque comercial a los problemas y la ciencia básica está madura”, afirma Mumgaard.
“Creemos que la fusión está más cerca de lo que muchos piensan. Manténganse atentos.” jQuery( document ).ready(function() { /* Carrusel de empresas */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true, infinite: true, speed: 300, lazyLoad: 'ondemand', slidesToShow: 1, slidesToScroll: 1, adaptiveHeight: true }); });
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Fecha de publicación: 18 de diciembre de 2019