nuclear fusion

Durante décadas, la humanidad ha buscado aprovechar el poder de las estrellas para generar electricidad en la Tierra. Y durante casi tanto tiempo, alcanzar ese objetivo siempre ha parecido estar a una década de distancia.

Actualmente, una gran cantidad de empresas emergentes están más cerca que nunca y se apresuran a construir reactores de fusión capaces de suministrar energía a la red eléctrica.

Las empresas emergentes de fusión han atraído más de 10 mil millones de dólares en inversión, con más de una docena que han recaudado más de 100 millones de dólares. Muchas rondas de financiación importantes se han cerrado en el último año, con inversores atraídos por la industria a medida que aumenta la demanda de energía de los centros de datos y a medida que las empresas emergentes de fusión se acercan a la meta.

En esencia, la energía de fusión busca utilizar la energía liberada por la fusión de átomos para generar electricidad. La humanidad ha sabido cómo fusionar átomos durante décadas, desde la bomba de hidrógeno (un ejemplo de fusión nuclear incontrolada) hasta la miríada de dispositivos de fusión construidos en laboratorios de todo el mundo. Los dispositivos de fusión experimentales han sido capaces de controlar la fusión nuclear, e incluso uno ha logrado generar más energía de la necesaria para iniciar la reacción.

Sin embargo, ninguno de ellos ha podido producir un excedente suficiente para hacer posible una central eléctrica. Para resolver este problema, las empresas emergentes de fusión están probando una serie de enfoques diferentes. Los expertos tienen opiniones diversas sobre cuáles tienen la mejor oportunidad de éxito, aunque la industria aún está en sus inicios, por lo que nada está garantizado.

A continuación, se presenta una breve descripción general de los principales enfoques de la energía de fusión.

Confinamiento magnético

El confinamiento magnético es una de las técnicas más utilizadas, que emplea fuertes campos magnéticos para confinar el plasma, la sopa de partículas sobrecalentadas que es el corazón de un dispositivo de fusión.

Los imanes deben ser tremendamente potentes. Commonwealth Fusion Systems (CFS), por ejemplo, está ensamblando imanes que pueden generar campos magnéticos de 20 tesla, que es aproximadamente 13 veces más fuertes que una máquina de resonancia magnética típica. Para manejar la cantidad de electricidad requerida, los imanes están hechos de superconductores de alta temperatura, que aún deben enfriarse a –253˚ C (–423˚ F) utilizando helio líquido.

CFS está construyendo actualmente un dispositivo de demostración llamado Sparc en un cronograma mucho más acelerado en Massachusetts. La compañía prevé encenderlo a finales de 2026 y, si todo va bien, comenzará la construcción de Arc, su planta de energía a escala comercial, en Virginia en 2027 o 2028.

Existen dos tipos principales de dispositivos de fusión que utilizan confinamiento magnético: tokamaks y stellarators.

Los tokamaks fueron teorizados por primera vez por científicos soviéticos en la década de 1950 y, desde entonces, han sido ampliamente estudiados. Los tokamaks tienen dos formas básicas: un donut con un perfil en forma de D y una esfera con un pequeño agujero en el medio. El Joint European Torus (JET) y ITER son dos tokamaks experimentales notables; JET operó en el Reino Unido entre 1983 y 2023, mientras que se espera que ITER comience a operar en Francia a finales de la década de 2030.

Tokamak Energy, con sede en el Reino Unido, está trabajando en un diseño de tokamak esférico. Su máquina experimental ST40 se está actualizando actualmente.

Los stellarators son el otro tipo principal de dispositivo de confinamiento magnético. Son similares a los tokamaks en el sentido de que mantienen el plasma contenido dentro de una forma similar a un donut. Pero a diferencia de los lados geométricos del tokamak, los stellarators se retuercen y giran. La forma irregular se determina modelando el comportamiento del plasma y adaptando el campo magnético para que funcione con sus peculiaridades en lugar de forzarlo a una forma regular.

Wendelstein 7-X, un stellarator grande con bobinas superconductoras modulares operado por el Instituto Max Planck de Física del Plasma, ha estado en funcionamiento en Alemania desde 2015. Varias empresas emergentes también están desarrollando sus propios stellarators, incluyendo Proxima Fusion, Renaissance Fusion, Thea Energy y Type One Energy.

Confinamiento inercial

El otro enfoque principal para la fusión se conoce como confinamiento inercial, que comprime las pastillas de combustible hasta que los átomos dentro se fusionan.

La mayoría de los diseños de confinamiento inercial utilizan pulsos de luz láser para comprimir las pastillas de combustible. Varios haces láser disparan a la vez, y sus pulsos de luz convergen en la pastilla de combustible desde todos los ángulos simultáneamente.

Hasta ahora, el confinamiento inercial es el único enfoque que ha superado un hito conocido como equilibrio científico, que es cuando la reacción libera más energía de la que consumió. Estos experimentos han tenido lugar en la Instalación Nacional de Ignición (NIF) en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California. Cabe destacar que las mediciones para determinar el equilibrio científico no incluyen cosas como la electricidad necesaria para alimentar la instalación experimental.

Aún así, casi una docena de empresas emergentes ven suficiente promesa en el confinamiento inercial como para diseñar reactores en torno a él. Focused Energy, Inertia Enterprises, Marvel Fusion y Xcimer son algunos ejemplos notables que utilizan láseres.

Hay dos empresas que no utilizan láseres, sin embargo: First Light Fusion, que propone el uso de pistones, y Pacific Fusion, que planea utilizar pulsos electromagnéticos en lugar de láseres.

Más por venir

Estos son los dos enfoques principales de la energía de fusión, aunque no son los únicos. Pronto, agregaremos más detalles sobre diseños alternativos que incluyen la fusión con blanco magnetizado, el confinamiento magnetoestático y la fusión catalizada por muones.