La crisis energética global agudizada por la delicada coyuntura geoestratégica internacional ha colocado a la fusión nuclear en el punto de mira. Esta tecnología nos promete entregarnos una enorme cantidad de energía eléctrica de una forma segura y sin emitir por el camino gases de efecto invernadero. Además, los residuos radiactivos que genera son moderados y más fáciles de tratar que los derivados de la fisión nuclear.
ITER, el reactor experimental de fusión nuclear que un consorcio internacional liderado por la Unión Europea está construyendo en la localidad francesa de Cadarache, sigue adelante a buen ritmo. Actualmente prosigue el ensamblaje de la cámara de vacío, y en varias semanas llegarán a estas instalaciones las últimas fuentes de alimentación que intervendrán en el calentamiento del plasma. Sin embargo, ITER no es el único proyecto ambicioso que persigue poner en nuestras manos la fusión nuclear comercial.
Una de las iniciativas más prometedoras está en manos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), la empresa Commonwealth Fusion Systems (CFS) y el grupo empresarial italiano Eni. El MIT aporta sus recursos en el ámbito de la investigación y la innovación; CFS se está encargando de la construcción de SPARC, que es como llaman a su prototipo de reactor de fusión nuclear mediante confinamiento magnético, y Eni participa en CFS aportando sus recursos económicos e industriales.
La baza del MIT son sus imanes superconductores ReBCO
Al igual que ITER, el reactor SPARC recurre al confinamiento magnético de los núcleos de deuterio y tritio que conforman el combustible utilizado en esta reacción en el interior de un reactor de tipo tokamak. Estos núcleos tienen carga eléctrica positiva, por lo que un campo magnético de alta potencia puede evitar que entren en contacto directo con las paredes de la cámara de vacío en la que tiene lugar la fusión nuclear.
Tan solo los neutrones de alta energía producidos por la fusión de los núcleos de deuterio y tritio consiguen escapar al confinamiento del campo magnético. Y lo hacen debido a que su carga eléctrica global es neutra. Lidiar con la irradiación de los materiales que revisten el interior de las paredes de la cámara de vacío de estos reactores es uno de los desafíos que plantea la fusión nuclear, y, precisamente, el proyecto IFMIF-DONES que ya se está poniendo a punto en Granada persigue desarrollar los materiales que serán capaces de soportar la agresión de los neutrones de alta energía.
Los imanes ReBCO por los que apuesta SPARC están constituidos por óxido de cobre, bario y tierras raras
Sin embargo, este no es el único reto que se interpone hoy entre el ser humano y la fusión nuclear comercial. El plasma que contiene los núcleos de deuterio y tritio alcanza una temperatura de al menos 150 millones de grados Celsius, por lo que es crucial evitar que entre en contacto con las paredes de la cámara de vacío. Si lo hiciese las dañaría irreversiblemente. El campo magnético puede mantenerlo a raya, pero en algunos momentos surgen turbulencias en la parte más externa del plasma que pueden comprometer la integridad del reactor de fusión nuclear.
Para evitarlo SPARC cuenta con unos imanes superconductores de alta potencia y alta temperatura que, según las simulaciones de los investigadores del MIT, consiguen mantener a raya con eficacia las turbulencias que provocan la desestabilización del plasma. Según Martin Greenwald, el subdirector del centro especializado en fusión nuclear del MIT y uno de los fundadores de CFS, la energía que requieren estos imanes para generar el campo magnético responsable del confinamiento del plasma es mucho menor que la que es necesario invertir en otros motores magnéticos, como, por ejemplo, el que emplea ITER.
Esta propiedad sobre el papel permite a SPARC alcanzar un balance energético positivo, de manera que la energía que es necesario suministrar al reactor para iniciar y sostener en el tiempo la reacción de fusión es menor que la que produce. La propuesta del equipo liderado por Greenwald parece demasiado optimista, pero tiene a su favor algo que merece la pena que no pasemos por alto.
En octubre de 2020 los investigadores del MIT y CFS publicaron siete artículos revisados por pares en la revista Journal of Plasma Physics en los que explican las claves de su tecnología. Y ya en ese momento Greenwald defendió que estos artículos les permiten confiar en que la estrategia que han desarrollado es lo suficientemente fiable para llevar la construcción del reactor de fusión nuclear SPARC a buen puerto.
Además, este proyecto tiene otra baza a su favor: su reactor tokamak es mucho más pequeño que el que utiliza ITER, por lo que el tiempo que es necesario invertir en su construcción teóricamente debería ser menor.
El MIT ha puesto fecha a su primer diseño comercial. Y está a la vuelta de la esquina
En el titular de este artículo os adelantamos cuál es el propósito del MIT y CFS: tener preparado el primer prototipo operativo de SPARC en 2025. El propósito de este reactor de fusión experimental no será producir electricidad; su objetivo será demostrar empíricamente la viabilidad de las tecnologías que han desarrollado los investigadores del MIT y CFS. Sin embargo, y esto es si cabe todavía más sorprendente, su itinerario también recoge cuándo estará preparado su primer candidato a reactor de fusión comercial.
Durante la feria Maker Faire que se celebró la semana pasada en Roma (Italia) varios portavoces de Eni confirmaron que el consorcio del que forman parte junto al MIT y CFS prevé tener preparado un reactor capaz de inyectar electricidad en la red en 2028. Parece una previsión muy optimista, quizá excesivamente optimista, pero si alcanzan su propósito la fusión nuclear comercial podría llegar a nuestras vidas durante la próxima década. Y no cabe duda de que sería una noticia buenísima. Les seguiremos la pista.
Imágenes: CFS
Más información: CFS
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