REVISTA DE INGENIERIA DYNA

Los científicos de Commonwealth Fusion Systems (CFS) esperan que en 2025 su máquina supere ese umbral y genere 10 veces más energía de la que consume. Esa demostración permitirá desarrollar instalaciones del tamaño de una pequeña central de carbón a principios de la década de 2030.
Las instalaciones que puedan aprovechar la fusión nuclear deberían proporcionar una fuente barata de energía sin carbono a partir de fuentes de combustible abundantes, derivadas en gran medida del agua, con un flujo constante de electricidad, eliminando la necesidad de avances en el almacenamiento de energía, bancos exorbitantes de baterías o la dependencia continua de las plantas de carbón y gas natural.
Por otra parte, la enorme complejidad técnica y el enorme coste de la fusión han frustrado repetidamente las esperanzas de los científicos. La mayor esperanza ha sido el ITER, pero los costes de su instalación se han triplicado con creces, llegando a los 22.000 millones de dólares. El proyecto lleva más de una década de retraso y aún faltan años para su finalización. Y aunque el ITER acabe funcionando, su versión de la tecnología de fusión podría ser demasiado costosa para su comercialización generalizada.
La CFS cree que puede ofrecer una máquina de fusión pequeña, rápida de construir y mucho más barata. El prototipo debería costar cientos de millones de dólares, en lugar de decenas de miles de millones, y tardar años en lugar de décadas en construirse.
La clave es un novedoso imán que ha desarrollado la empresa, con un nuevo tipo de material superconductor. En una prueba realizada, el imán alcanzó una intensidad de campo de 20 teslas, casi el doble que en el ITER, con lo que un reactor basado en el SPARC debería ser capaz de producir tanta energía como uno que se apoye en los del ITER con una cuadragésima parte de su tamaño.
La máquina de la CFS, como la mayoría de los reactores de fusión, se basaría en el deuterio y el tritio, ambos isótopos naturales del hidrógeno.
Los métodos para extraer deuterio del agua están bien establecidos y son rutinarios. El tritio, que contiene dos neutrones en su núcleo por uno del deuterio, es mucho más raro en la naturaleza, pero puede extraerse del litio.
Al igual que el ITER y otros, la CFS planea construir lo que se conoce como un reactor tokamak, un dispositivo hueco con forma de rosquilla que se llenaría con un gas que incluye átomos de deuterio y tritio. El dispositivo elevaría la temperatura de forma constante encendiendo unos imanes superfuertes, utilizando una corriente eléctrica.
Cuando la temperatura se eleva lo suficiente, los átomos comienzan a romperse, creando un plasma. Los electrones y los núcleos cargados positivamente se mueven por el interior del tokamak.
Los imanes que rodean el tokamak crean una "botella magnética" que contiene firmemente el plasma, y los campos magnéticos más altos reducen significativamente la pérdida de calor. En ocasiones, dos núcleos chocan entre sí. Los protones y los neutrones se combinan a veces, formando el núcleo de un átomo de helio, liberando un neutrón y produciendo una gran cantidad de energía.
La opinión generalizada es que los grupos de investigación han resuelto los difíciles problemas científicos necesarios para producir energía de fusión. La mayoría cree que el ITER podrá, al menos, generar una cantidad significativa de energía neta, una vez que esté finalmente en línea y funcionando a su capacidad.
Pero la complejidad y el coste de la construcción de una máquina gigantesca que pueda alcanzar estas condiciones han frenado el progreso. Aunque la construcción del ITER comenzó en 2007, no está previsto que esté plenamente operativo hasta 2035, más de una década después del calendario original. Y hay quien sostiene que el precio acabará siendo muy superior a los 22.000 millones de dólares estimados ahora.
La CFS utiliza la misma ciencia de fusión básica que el ITER; la verdadera diferencia son los imanes.
Los imanes principales de 11,8 teslas que se encuentran en el ITER están construidos con materiales superconductores de niobio-titanio o niobio-estaño, que requieren temperaturas extremadamente bajas. La Comunidad aprovecha lo que se conoce como superconductores de alta temperatura, que ofrecen varias ventajas clave. Y eso podría marcar la diferencia, tanto en lo económico como en los plazos.
Los imanes están constituidos por hilo superconductor. El prototipo de SPARC tiene 200km. de hilo, y se ha llegado a su desarrollo a través de investigaciones iniciadas en 2009.