por Bob Mumgaard
Septiembre de 2021: Nuestro grupo miraba la pantalla con expectación mientras nuestra tecnología de imanes de fusión se acercaba al hito de los 20 Tesla. Sabíamos que el éxito de ese imán revolucionario supondría un gran paso adelante hacia la comercialización de la fusión por confinamiento magnético. Sería la materialización de décadas de trabajo, dedicadas a creer que aprovechar la energía de fusión significa producir energía limpia, segura y esencialmente ilimitada para el mundo, y que desempeña un papel importante en la transición energética. Nuestra tecnología de imanes HTS logró su objetivo, marcando un punto de inflexión para la energía de fusión comercial.
La fusión en la historia
La fusión se descubrió por primera vez en la década de 1920, cuando los científicos intentaban averiguar cómo se alimentaban las estrellas. Finalmente, descubrieron que las estrellas se alimentan a sí mismas mediante la fusión: Los átomos de hidrógeno se fusionan para formar helio, liberando enormes cantidades de energía en el proceso. Es lo contrario de la fisión, comúnmente conocida como «energía nuclear», un proceso que utiliza neutrones para dividir elementos más pesados e inestables como el uranio o el plutonio para generar energía. En nuestro universo, todo fue creado por las estrellas. Son la mayor fuente de energía existente. En las décadas transcurridas desde aquel descubrimiento, los científicos no han dejado de desarrollar y mejorar máquinas para recrear las condiciones de ese proceso de fusión y poder reproducirlo aquí en la Tierra.
La fusión se ha estudiado durante muchas décadas en todo el mundo, sobre todo en entornos académicos o de investigación. El mayor proyecto de investigación sobre la fusión, denominado «ITER«, es un esfuerzo de colaboración financiado por los principales gobiernos del mundo. Su misión científica es obtener energía neta y, en última instancia, un plasma ardiente (autocalentable) utilizando imanes para limitar el proceso de fusión. El proyecto ITER es una declaración multinacional de la creencia de que el mundo debe proseguir el estudio de la fusión como fuente de energía global. Paralelamente, han surgido más de 35 empresas privadas con diferentes enfoques para el desarrollo de la energía de fusión comercial.
Esencialmente, la energía de fusión comercial es un nuevo tipo de tecnología de generación de energía que utiliza pequeñas cantidades de isótopos de hidrógeno (deuterio y tritio) como combustible y es intrínsecamente segura sobre el papel, sin riesgo de proliferación, fusión o residuos de alto nivel y larga vida. La fusión proporciona una carga base de calor de alta calidad, con una densidad energética 200 millones de veces superior a la de los hidrocarburos. Es programable (lo que significa que podemos iniciar o detener el proceso a voluntad), rápidamente ampliable y puede construirse en cualquier zona geográfica. Además, el calor producido podría ser útil para procesos industriales.
Superconductores de alta temperatura
El Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT ) lleva décadas liderando el estudio de la fusión. Más concretamente, el Centro de Ciencia del Plasma y Fusión del MIT lleva mucho tiempo estudiando cómo utilizar potentes imanes para confinar el plasma y generar energía de fusión práctica. Los otros cofundadores de Commonwealth Fusion Systems (CFS) y yo estábamos en el MIT cuando salió al mercado un nuevo material llamado «superconductor de alta temperatura» (HTS). Creíamos que podíamos utilizar el HTS para construir imanes capaces de producir campos magnéticos mucho más elevados que las tecnologías anteriores. La intención era aplicar estos imanes a un «tokamak», el tipo de máquina de fusión de mayor rendimiento y más estudiado, que utiliza un campo magnético para confinar un plasma en el que se produce la fusión. En el pasado, con tecnologías magnéticas más antiguas, los tokamaks tenían que ser muy grandes para obtener energía neta y, en última instancia, poder utilizarse en una central eléctrica, lo que suponía unos costes elevados y unos plazos de construcción largos, poco razonables para llevar la energía de fusión al mercado. Nuestra idea era que, utilizando imanes HTS, podríamos construir tokamaks más pequeños, rápidos y baratos, permitiendo por primera vez obtener energía neta de la fusión que además fuera comercialmente viable».
Eni depositó su confianza en el CFS y en nuestro plan para suministrar energía de fusión comercial, así como en el compromiso de reflexionar sobre el futuro de la energía y lo que requería desde una perspectiva climática. La empresa se comprometió firmemente con el CFS tanto mediante una inversión financiera temprana y significativa como aportando recursos industriales y conocimientos técnicos de incalculable valor. A través del Plasma Science and Fusion Center del MIT, creó el nuevo programa «Laboratory for Innovation in Fusion Technologies» (LIFT), destinado a invertir en nuevos proyectos de investigación sobre fusión para apoyar los esfuerzos de comercialización. A continuación, participó en el proyecto DTT (Divertor Tokamak Test facility) de la ENEA y contribuyó a la creación de un centro conjunto de investigación sobre fusión que representa el eje de una red científica con las principales universidades italianas.
Gracias a la capacidad de procesamiento de su HPC5 (High Performance Computing 5), uno de los superordenadores industriales más potentes y eficientes del mundo, Eni también puede apoyar al CFS para acelerar las simulaciones de comportamiento y control del plasma y facilitar el diseño de ingeniería.
Hacia la producción neta de energía
Tras la exitosa demostración de nuestra tecnología de imanes de fusión, CFS ha dado un gran paso hacia la producción de energía neta comercialmente significativa con nuestro «SPARC», un tokamak que utiliza imanes HTS. Actualmente en construcción en nuestro nuevo campus de fusión comercial en Devens, Massachusetts, será la primera máquina de fusión de potencia neta comercialmente significativa del mundo. SPARC está en vías de entrar en funcionamiento y alcanzar sus objetivos en 2025. Preparará el camino para nuestra primera central eléctrica de fusión comercial, denominada ARC, cuyo objetivo es generar electricidad a principios de la década de 2030.
Fuente: WE
