Estudios sugieren que es “muy probable” que funcione un reactor compacto de fusión nuclear

Por Henry Fountain

La máquina de energía de fusión SPARC sería relativamente pequeña, como lo muestra esta representación de la cámara de reacción. (T. Henderson/CFS/MIT-PSFC vía The New York Times)
La máquina de energía de fusión SPARC sería relativamente pequeña, como lo muestra esta representación de la cámara de reacción. (T. Henderson/CFS/MIT-PSFC vía The New York Times)

En una serie de artículos científicos, los autores que están desarrollando la versión compacta de un reactor nuclear han demostrado que debería funcionar, con lo cual se recuperó la esperanza de alcanzar una meta que ha sido elusiva durante mucho tiempo: imitar la forma en que el sol produce energía, para que con el tiempo esto contribuya al combate en contra del cambio climático.

Se espera que la próxima primavera comience la construcción de un reactor, llamado SPARC —desarrollado por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por su sigla en inglés) y una empresa derivada, Commonwealth Fusion Systems—, el cual estaría terminado tres o cuatro años después, según los investigadores y los directivos de la empresa.

Aunque todavía hay muchos retos significativos, la empresa declaró que después de la construcción habría pruebas y, en caso de ser exitosas, a partir de la próxima década se construiría una planta eléctrica que podría usar energía de fusión para generar electricidad.

Este calendario ambicioso lleva un paso mucho más veloz que el del proyecto de energía de fusión más grande del mundo, un esfuerzo multinacional ubicado al sur de Francia llamado ITER, la sigla de International Thermonuclear Experimental Reactor (reactor termonuclear experimental internacional). La construcción de ese reactor comenzó en 2013 y, aunque no está diseñado para generar electricidad, se espera que produzca una reacción de fusión para 2035.

Bob Mumgaard, el director ejecutivo de Commonwealth Fusion y uno de los fundadores de la empresa, comentó que un objetivo del proyecto SPARC era desarrollar fusión a tiempo para participar en la mitigación del calentamiento global.

“Estamos muy enfocados en encontrar la manera de obtener energía de fusión lo más rápido posible”, comentó.

La fusión, un proceso mediante el cual los átomos ligeros son aglutinados a decenas de millones de grados de temperatura para liberar energía, ha sido presentada como un mecanismo que el mundo podría usar con el fin de tratar las consecuencias que tiene la producción de electricidad en el cambio climático.

A combination picture shows satellite images of the Spalte glacier disintegration between 2013 and 2020.

Imágenes que muestran la desintegración de un glaciar como consecuencia del cambio climático. Foto EU Copernicus and GEUS/via REUTERS
A combination picture shows satellite images of the Spalte glacier disintegration between 2013 and 2020. Imágenes que muestran la desintegración de un glaciar como consecuencia del cambio climático. Foto EU Copernicus and GEUS/via REUTERS

Al igual que una planta convencional de fisión nuclear que divide átomos, una planta de fusión no quemaría combustibles fósiles y no emitiría gases de efecto invernadero. Sin embargo, su combustible, normalmente isótopos de hidrógeno, sería mucho más abundante que el uranio usado en la mayoría de las plantas nucleares, y la fusión generaría una menor cantidad de radiactividad —menos peligrosa— y de desechos que las plantas de fisión.

No obstante, los obstáculos para construir una máquina que pueda crear y controlar plasma de fusión —una nube turbia y ultracaliente de átomos que dañará o destruirá cualquier cosa que toque— son enormes.

Según algunos científicos que han trabajado durante décadas en la energía de fusión, aunque están entusiasmados por las posibilidades del SPARC, los tiempos podrían ser poco realistas.

“Tras leer estos artículos me dio la impresión de que van a tener el plasma de fusión termonuclear controlado que todos hemos soñado”, opinó Cary Forest, físico de la Universidad de Wisconsin que no está involucrado en el proyecto. “Pero si tuviera que hacer un cálculo para determinar dónde van a estar, les daría un factor de dos que les doy a todos mis estudiantes de posgrado cuando dicen cuánto se va a demorar algo”.

El SPARC sería mucho más pequeño que el ITER —más o menos del tamaño de una cancha de tenis, en comparación con un campo de fútbol, mencionó Mumgaard— y mucho menos caro que el esfuerzo internacional, cuyo costo se estima en alrededor de 22.000 millones de dólares, pero al final podría ser mucho más costoso. Hasta el momento, Commonwealth Fusion, fundada en 2018 y que tiene alrededor de 100 empleados, ha recaudado 200 millones de dólares, según la empresa.

Desde que comenzaron los experimentos con fusión hace casi un siglo, la promesa de tener un dispositivo práctico de fusión que pudiera producir más energía de la que usa ha sido elusiva. Siempre ha dado la impresión de que la energía de fusión está a “solo décadas” de distancia.

A final de cuentas, este también podría ser el caso. Sin embargo, en siete artículos arbitrados que se publicaron el martes en un número especial de The Journal of Plasma Physics, los investigadores presentaron la evidencia de que el SPARC tendría éxito y produciría hasta diez veces más de la energía que consume.

Un trabajador del ITER
Un trabajador del ITER

La investigación “confirma que es muy probable que funcione el diseño en el que estamos trabajando”, comentó Martin Greenwald, subdirector del Centro de Fusión y Ciencia de Plasma del MIT y uno de los científicos que encabeza el proyecto.

Greenwald es uno de los fundadores de Commonwealth Fusion, pero actualmente no está afiliado con la empresa.

El SPARC utiliza el mismo tipo de dispositivo que el ITER: un tokamak, una cámara con forma de rosquilla dentro de la cual ocurre la reacción de fusión. Debido a que la nube de plasma está tan caliente —más caliente que el Sol—, debe estar controlada por fuerzas magnéticas.

El ITER logra esto por medio de bobinas electromagnéticas que contienen cables superconductores, los cuales deben ser enfriados con helio líquido.

El SPARC aprovecha una nueva tecnología electromagnética que usa los llamados superconductores de altas temperaturas, los cuales pueden producir un campo magnético mucho más alto, señaló Greenwald. Como resultado, el plasma es mucho más pequeño.

Los artículos muestran que “este campo elevado sigue pareciendo viable”, mencionó Greenwald. “Si podemos superar los desafíos ingenieriles, esta máquina funcionará como lo predecimos”.

Commonwealth Fusion señaló que en unos meses iba a anunciar un sitio para la construcción del SPARC.

Commonwealth Fusion es tan solo una de varias empresas que están trabajando con instituciones de investigación para desarrollar y comercializar la energía de fusión, y con el respaldo de inversiones de cientos de millones de dólares.

*Copyright: 2020 The New York Times Company