La fusión nuclear finalmente encuentra su lugar en el sol

Uno de mis letreros de bar favoritos es el que promete «Cerveza gratis mañana». Así es como siempre he pensado en la fusión nuclear: una fuente de energía (teóricamente) barata, libre de contaminación e inagotable, cuya promesa ha estado a una década de distancia desde que se probó la tecnología por primera vez hace 70 años.

Cuando se habla de “energía nuclear”, casi siempre se hace referencia a la fisión nuclear, que genera energía mediante la división de átomos y es la fuente de energía para las armas nucleares y todos los generadores nucleares en funcionamiento en la actualidad.

La fusión nuclear, por otro lado, ocurre cuando dos núcleos cargados positivamente se fusionan. Es el mismo tipo de reacción que impulsa nuestro sol, provocada por el enorme tamaño, el calor y los campos gravitacionales de la estrella. Para recrear esa reacción en la tierra se requiere calentar los gases a más de 100 millones de grados Celsius y mantenerlos en su lugar con láseres o imanes potentes. Ese calor y compresión superan las fuerzas que de otro modo mantendrían separados los núcleos cargados positivamente, y se fusionan. Esa fusión libera energía y, si se mantiene, la reacción en curso crea más energía de la que consume.
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La electricidad generada a través de la fusión no tiene emisiones, tiene un desperdicio mínimo y no hay riesgo de derrumbes fuera de control como Chernobyl. El combustible, derivado de helio o hidrógeno, es barato y abundante.

Ésa es la teoría.

En la práctica, nadie lo sabe realmente. Obligar a dos núcleos a fusionarse requiere enormes cantidades de calor y energía, y en los raros casos en los que ha funcionado, la energía producida a menudo ha sido menor que la cantidad necesaria para lanzar y mantener la acción de fusión en primer lugar. . Para generar energía, la reacción debería perpetuarse a sí misma. Para los científicos que buscan el equivalente atómico de la cerveza gratis del mañana, lanzar una reacción de fusión autosostenida todavía está tentadoramente fuera de su alcance.

Pero se está acercando.

Los nuevos avances en la impresión 3D (necesaria para la fabricación de equipos con cavidades huecas), la supercomputación (para calcular la masa y la energía) y las ciencias de los materiales (cinta magnética súper delgada y súper potente) han dado lugar a una serie de avances esenciales en los últimos meses. En agosto, los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de California establecieron un récord de producción de energía de fusión nuclear, incluso si la explosión duró una fracción de segundo. Mientras tanto, la creciente urgencia de la crisis climática, causada por las emisiones de combustibles fósiles, ha despertado el interés de los inversores en alternativas ecológicas. El 5 de noviembre, la empresa emergente de fusión Helion Energy anunció que había recaudado $ 500 millones en su ronda de recaudación de fondos más reciente, la más grande jamás realizada para una empresa de fusión privada. La compañía espera lograr una generación eléctrica neta positiva para 2024. “Los avances modernos en la electrónica nos permiten realizar la fusión décadas antes de lo que se imaginaba”, dijo David Kirtley, CEO y fundador de Helion Energy en un correo electrónico.

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En total, unas 35 empresas emergentes centradas en la fusión han recaudado casi $ 2 mil millones en inversiones privadas, según la Encuesta Global de la Industria de Fusión de 2021, publicada conjuntamente por la Agencia de Energía Atómica del Reino Unido y la Asociación de la Industria de Fusión.

“Fusion siempre estuvo a 10 años o para siempre. Se trataba de ciencia; se trataba de investigación ”, dice Jane Hotchkiss, una veterana de 30 años en la industria de las energías renovables, que ahora dirige Energy for the Common Good, una ONG que aboga por el desarrollo y uso de la tecnología de fusión como una solución de energía limpia. «Ahora que tenemos una nueva generación de físicos e ingenieros centrados en el comercio que compiten para ponerlo en práctica, hay esperanza para el futuro».

A diferencia de la energía solar o eólica, que requieren baterías de respaldo y adaptaciones de la red eléctrica para tener en cuenta las variaciones en el suministro de energía (piense en días nublados / sin viento), las plantas de energía de fusión podrían cambiarse fácilmente por plantas de carbón o gas existentes con pocos ajustes. a la red más grande, porque pueden funcionar de forma continua. La inmensa energía generada también podría usarse para producir hidrógeno verde, un combustible denso en energía y libre de emisiones que podría ayudar a descarbonizar el transporte marítimo, la aviación y el transporte.

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El problema es la distancia entre lo que podría hacer, y lo que es actualmente haciendo- que es principalmente hacer promesas sobre lo que sucederá mañana.

Los desafíos tecnológicos de crear lo que es esencialmente un sol en una botella aún requieren una inversión importante, incluso más allá de lo que los capitalistas de riesgo están dispuestos a comprometer, dice Hotchkiss. “La fusión es el lanzamiento de la luna del planeta a las soluciones para el cambio climático. Tenemos que dejar de tratarlo como un proyecto de investigación científica y tratarlo como un futuro producto comercial ”. Eso significa también la aceptación del gobierno.

Eso está empezando a suceder: el gobierno del Reino Unido ya ha invertido 250 millones de dólares en un reactor de fusión que espera que comience a generar energía en 2040. Y el ITER, un proyecto de fusión multinacional de 25.000 millones de dólares en Francia, comenzará a operar en 2025. Mientras tanto, La conferencia de la ONU sobre el clima en Glasgow a principios de este mes sirvió como una especie de fiesta de presentación de la fusión: por primera vez, la tecnología ocupó el centro del escenario en una mesa redonda celebrada el último día, y una exhibición de fusión en el Centro de Ciencias de Glasgow. invitó a los no delegados a aprender más.

La atención no podría llegar lo suficientemente pronto, dice Hotchkiss. Según la Agencia Internacional de Energía, la energía proyectada producida por las energías renovables en 2022 solo es suficiente para satisfacer la mitad de la demanda mundial. El resto deberá cubrirse con fuentes tradicionales de combustibles fósiles. “Es hora de tomar la fusión en serio. Ofrece demasiadas soluciones para lo que está mal con la energía hoy «. Esa cerveza gratis está cumpliendo su fecha de vencimiento.