Un nuevo diseño de tokamak con un sistema de superconductores de alta temperatura promete resolver el último reto de la fusión nuclear comercial y revolucionar el mundo
Un grupo industrial japonés afirma que tendrá un reactor de fusión comercial operativo en 2030. La planta podrá producir entre 50 y 100 MW de energía eléctrica. Gracias a una nueva tecnología de imanes superconductores que funcionan a alta temperatura, el nuevo proyecto será un nuevo diseño de tokamak mucho más compacto que el del retrasado ITER. Los japoneses afirman que su nueva tecnología reducirá el presupuesto radicalmente y lo hará ideal para instalarlo de forma local en vez de depender de enormes instalaciones centrales, abaratando el coste de cada estación futura e incrementando la resiliencia de la red eléctrica. El proyecto, conocido como FAST (“Fusion by Advanced Superconducting Tokamak”), tiene como objetivo generar y mantener un plasma de deuterio-tritio (D-T), una combinación de isótopos de hidrógeno que al fusionarse liberan una enorme cantidad de energía. Este proceso, el mismo que ocurre en el corazón de las estrellas, ofrecerá una fuente de energía ilimitada, segura y sin emisiones de gases nocivos para el ser humano y el clima.
Los tokamaks son cámaras toroidales diseñadas para confinar plasmas a temperaturas extremadamente altas mediante potentes campos magnéticos. En el caso de FAST, el campo magnético será generado por bobinas superconductoras de alta temperatura (HTS, por sus siglas en inglés). El uso de estas bobinas hace posible reducir las dimensiones del reactor sin comprometer la capacidad de generación eléctrica, un avance crítico hacia la viabilidad comercial de la fusión nuclear, apuntan. Éste es también el factor que permite un diseño más reducido, menores costes de fabricación y tiempos de construcción más cortos. La fuerza del campo magnético oscilará entre los 3 y 4,5 teslas, afirman, lo que significa que el campo tendrá la suficiente intensidad para mantener el plasma confinado y estable durante el proceso de fusión a pesar de su reducido tamaño. El combustible para el reactor será deuterio, que se puede extraer del agua de mar, y tritio, que se generará dentro del propio reactor mediante un proceso conocido como ‘breeding’ o reproducción de tritio.
Esquema del reactor FAST.
La tecnología de FAST también usará otros sistemas externos —como la inyección de haces neutros (NBI) y calentamiento por ondas electromagnéticas (ECH)— con el objetivo de elevar la temperatura de los iones del plasma a aproximadamente 20 keV, equivalente a unos 200 millones de grados Celsius. Este nivel de temperatura es crucial para que los núcleos de deuterio y tritio superen las fuerzas repulsivas y se fusionen, liberando así energía. Según el consorcio, el primer reactor comercial experimental tendrá una duración de descarga de 1.000 segundos en cada operación, con una potencia generada entre 50 y 100 MW, alcanzando un total de 1.000 horas de funcionamiento a plena potencia en esta primera versión.
Primer paso para la revolución energética
Según la Oficina del Proyecto FAST, el reactor busca llenar las lagunas técnicas que existen actualmente en la fusión nuclear, entre ellas la integración de la generación eléctrica y el ciclo del combustible, aspectos en los que ningún dispositivo experimental ha logrado avances completos. «Actualmente, no existe ningún dispositivo experimental en el mundo capaz de crear el entorno de fusión necesario —el flujo de neutrones de fusión y las cargas térmicas relevantes— para cerrar la brecha entre los experimentos de plasma avanzados y la extracción práctica de energía», dice la oficina del proyecto.
Diagrama básico de la planta de FAST.
El proyecto está dirigido por un consorcio de empresas japonesas e internacionales, incluyendo a Kyoto Fusioneering, Mitsui & Co Ltd, Mitsubishi Corporation, y Marubeni Corporation, en colaboración con instituciones académicas y centros de investigación. La fase de diseño preliminar está prevista para finalizar en 2025.
Hacia la independencia energética global
El único sistema de fusión que ha conseguido la producción de energía neta ha sido el experimento láser del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de California. Éste no está diseñado para la producción comercial pero consiguió producir 2,5 megajulios de energía, un 120% de los 2,1 megajulios empleados en lograr la fusión de un pequeño perdigón de hidrógeno. Dejando de lado el desastre del ITER, que está situado en un limbo que va a ninguna parte, el mercado está lleno de proyectos compitiendo para ser los primeros en obtener el santo grial de la energía. El SPARC en Estados Unidos, liderado por el MIT y la empresa Commonwealth Fusion Systems, también persigue un diseño más compacto y menos costoso para la fusión. China también ha avanzado en esta carrera con su dispositivo EAST, que recientemente logró mantener un plasma a 120 millones de grados Celsius durante 1.056 segundos. En el sector privado, está la británica Tokamak Energy y la estadounidense TAE Technologies, ambas en busca de una solución viable que permita llevar la fusión al mercado.
placeholderHelion acaba de publicar las primeras imágenes de Tentra en acción, el primer reactor privado en conseguir 100 millones de grados. Lo han clausurado para centrarse en el nuevo reactor Polaris. (Helion Energy)
Helion acaba de publicar las primeras imágenes de Tentra en acción, el primer reactor privado en conseguir 100 millones de grados. Lo han clausurado para centrarse en el nuevo reactor Polaris. (Helion Energy)
También existen empresas que están desarrollando tecnologías alternativas a los tokamaks. Helion Energy es la más prometedora, aunque todavía no haya cumplido su promesa de producir energía neta en 2024: está trabajando en un sistema de fusión mediante campos magnéticos que utiliza pulsos repetitivos para comprimir y calentar el plasma a las condiciones necesarias, recogiendo la energía irradiada y convirtiéndola en electricidad en vez de usar vapor y turbinas. First Light Fusion emplea un método conocido como fusión por compresión inercial —parecido al del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore— donde se genera una onda de choque para comprimir el combustible hasta alcanzar la fusión. Nunca hemos estado tan cerca de tocar el fuego de los dioses. El mundo está en los últimos metros de una carrera para obtener la fusión nuclear. No sólo es crucial para garantizar la seguridad energética de todos los países y dejar de depender de cárteles compuestos por dictaduras como Rusia, Arabia Saudí o Venezuela, sino que además permitirá una revolución sin precedentes en la historia de la humanidad. Libres de la atadura de la energía limitada de los combustibles fósiles, la civilización podrá terminar con la contaminación, alimentar todas nuestras necesidades eléctricas presentes y futuras, y eventualmente usar esta tecnología para conquistar el sistema solar y otros sistemas estelares.
