Avance de la energía de fusión nuclear confirmado por científicos del gobierno de EE. UU.

Desde la década de 1950, los científicos de todo el mundo han buscado replicar la reacción que alimenta al sol en busca de un «santo grial» de energía limpia, una tecnología capaz de proporcionar electricidad sin interrupciones sin emisiones que calientan el planeta ni desechos radiactivos.

Los investigadores del gobierno de EE. UU. se acercaron más que nadie antes, generando brevemente más energía de una reacción de fusión de la que se necesitó para desencadenar, logrando lo que se conoce como «encendido».

La explosión de plasma de hidrógeno con el láser más grande del mundo ya había producido un «momento de los hermanos Wright» en agosto de 2021 cuando, durante unas breves 100 billonésimas de segundo, los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California registraron un estallido histórico de energía de fusión. Pero los 1,3 megajulios generados fueron solo alrededor del 70% de la energía disparada por el láser.

“La semana pasada, por primera vez, diseñaron el experimento para que el combustible de fusión se mantuviera lo suficientemente caliente, lo suficientemente denso y redondo durante el tiempo suficiente para que se encendiera y produjera más energía que la que habían depositado los láseres”, Marvin Adams, director de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear. administrador adjunto de programas de defensa, dijo el martes por la mañana en una conferencia de prensa de la Casa Blanca anunciando el descubrimiento. “Alrededor de 2 megajulios adentro, alrededor de 3 megajulios afuera”.

Es un nuevo hito importante: la primera prueba de que la humanidad puede aprovechar la energía cósmica liberada cuando dos átomos más livianos se fusionan en un elemento más pesado, menos de un siglo después de que el asombroso poder de dividir átomos debutara como nubes en forma de hongo.

“Sin duda es uno de los mayores desafíos tecnológicos que la humanidad haya emprendido jamás, pero aquí estamos. Lo han hecho.

– Arthur Turrell, físico de plasma y autor de «The Star Builders»

“Estamos en un momento de la historia, de verdad”, dijo Arthur Turrell, un físico de plasma cuyo libro “The Star Builders” sigue el creciente impulso de la fusión nuclear. “Sin duda es uno de los mayores desafíos tecnológicos que la humanidad haya emprendido jamás, pero aquí estamos. Lo han hecho. Han demostrado que puede suceder”.

El Financial Times informó por primera vez los resultados del experimento el domingo.

La energía nuclear convencional es el resultado de la fisión, la energía liberada cuando el núcleo de un átomo inestable se divide en dos. El primer experimento de fisión controlada tuvo lugar en la Universidad de Chicago en diciembre de 1942. El primer reactor nuclear comercial entró en funcionamiento en Inglaterra en agosto de 1956.

Los expertos dicen que llevará mucho más de 14 años comercializar la energía de fusión.

Para empezar, la Instalación Nacional de Ignición de $ 3.5 mil millones se construyó para probar armas atómicas, y su conjunto de 192 láseres de alta energía está, en este momento, desactualizado y mal equipado para escalar experimentos de energía de fusión.

Y la fusión por confinamiento inercial, a veces denominada fusión láser, ya que depende de rayos potentes para impulsar la reacción, ha sido durante mucho tiempo una prioridad secundaria en el campo.

De los aproximadamente $700 millones que el gobierno federal gasta en investigación de fusión nuclear cada año, la mayor parte se destina a pagar la participación estadounidense en el Reactor Termonuclear Experimental Internacional, o ITER. No se espera que el experimento de fusión más grande del mundo, actualmente en construcción en Francia con fondos de la Unión Europea, China, India, Corea del Sur y Japón, entre en funcionamiento hasta 2027. Pero su reactor «tokamak» en forma de rosquilla está diseñado para campos magnéticos. fusión por confinamiento, que mantiene el combustible en su lugar con imanes gigantes mientras los núcleos de los átomos se calientan.

Ese diseño de tokamak y el proceso magnético han producido volúmenes récord de energía por segundos a la vez, pero aún no se ha acercado a la llamada «ganancia de energía neta».

Los invitados esperan el comienzo de una conferencia de prensa con la Secretaria de Energía de EE. UU., Jennifer Granholm, en la sede del Departamento de Energía para anunciar un avance en la investigación de la fusión el 13 de diciembre en Washington, DC

Chip Somodevilla a través de Getty Images

Si la energía de fusión magnética es posible, su uso comercial está al menos dentro de un siglo, dijo Daniel Jassby, un físico investigador jubilado que pasó años en el Laboratorio de Física de Plasma de Princeton.

“No sé si la fusión magnética alguna vez será factible”, dijo. «La fusión inercial está al menos a medio siglo de distancia».

Las últimas noticias de Lawrence Livermore, dijo, estaban en línea con sus expectativas cuando publicó un ensayo en la revista Inference a principios de este año advirtiendo que la fusión seguía siendo “una perspectiva lejana” a pesar de la exageración reciente.

Una industria naciente de poco más de dos docenas de nuevas empresas ha recaudado más de $ 4.8 mil millones de inversionistas privados, incluidos $ 2.8 mil millones en los 12 meses que terminaron en junio, según una encuesta realizada por Fusion Industry Association. Casi el doble de empresas informaron centrarse en la fusión magnética como inercial.

Pero firmas como Focused Energy, una startup germano-texana con al menos un ex investigador de Lawrence Livermore en el personal, buscan construir un láser mucho más eficiente que podría avanzar en lo que ha realizado la Instalación Nacional de Ignición.

“Cuando diseñaron NIF, fue hace bastante tiempo y la tecnología ha recorrido un largo camino en ese período”, dijo Debbie Callahan, ex física de Lawrence Livermore que ahora se desempeña como científica principal de Focused Energy.

Focused Energy, que hasta ahora ha recaudado $15 millones en capital de riesgo, espera completar una planta piloto con sus propios reactores láser para fines de la próxima década, dijo.

El administrador adjunto de programas de defensa de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear, el Dr. Marvin Adams, sostiene un cilindro que, según él, es similar al utilizado por los Laboratorios Nacionales Lawrence Livermore para un avance en la investigación de la fusión durante una conferencia de prensa en la sede del Departamento de Energía el 13 de diciembre. en Washington, DC

Chip Somodevilla a través de Getty Images

“Todas las nuevas empresas de fusión afirman que van a poner electricidad de fusión en la red a principios de la década de 2030”, dijo Jassby, hablando en general sobre la industria. «No tienen justificación para decir eso, no hay forma de que eso suceda con el confinamiento inercial o cualquier otro esquema».

De hecho, las nuevas empresas de fusión nuclear han incumplido durante años los plazos y retrasado las fechas en las que afirmaban que construirían proyectos piloto, como informó anteriormente el sitio web de noticias Grid.

La electricidad ininterrumpida y sin emisiones de carbono que producen los reactores de fisión tiene enormes ventajas sobre los combustibles fósiles, que destruyen los ecosistemas del planeta, y las energías renovables, que necesitan grandes cantidades de espacio y fluctúan con el clima.

Pero las regulaciones establecidas desde los accidentes de Three Mile Island y Chernobyl prácticamente terminaron con la construcción de nuevos reactores en el mundo occidental y, a medida que se jubiló una generación de ingenieros, soldadores y científicos nucleares, la fuerza laboral capaz de construir estas máquinas complejas se evaporó. Los únicos dos reactores nuevos que se están construyendo en los EE. UU. están en la planta Vogtle de Georgia, y el proyecto lleva años retrasado y más de $ 15 mil millones por encima del presupuesto.

Una vista de ITER, el experimento de fusión más grande del mundo, actualmente en construcción en Francia.

Jean-Marie HOSATTE vía Getty Images

Alrededor de media docena de empresas están compitiendo ahora para obtener la licencia del primer reactor modular pequeño, comercializando en su lugar el tipo de máquina de fisión que se usa para propulsar barcos navales para la producción de electricidad. Al fabricar los reactores a escala en una fábrica, la idea es que estas empresas puedan construir reactores nuevos y más seguros mucho más rápido que las plantas nucleares tradicionales.

Después de años de estudiar por qué la industria nuclear estaba en declive, el empresario Bret Kugelmass buscó racionalizar y estandarizar todos los componentes posibles para Last Energy, su puesta en marcha de reactores pequeños. A diferencia de otros pequeños reactores modulares en el campo, las máquinas de Last Energy se basan en un diseño de reactor de agua a presión reducido para el cual existen cadenas de suministro existentes.

“No solo nos beneficiamos de los 300 PWR que existen, sino de las decenas de miles de otras plantas de vapor que se construyeron con el tiempo y usan las mismas bombas y válvulas”, dijo Kugelmass.

Dijo que no estaba preocupado por la exageración sobre las inversiones que minan la fusión de las nuevas plantas de fisión.

“Incluso si tiene una fusión que funciona hoy, la tecnología de energía limpia ganadora será la que utilice la cadena de suministro que es más común en otras industrias”, dijo. “Si pueden construir una planta de energía completa, incluida la parte de fusión, utilizando todos los componentes, materiales y aleaciones disponibles comercialmente, entonces tienen la oportunidad de ser un proveedor de energía de bajo costo”.

Aún así, la “creencia de que puede funcionar cambiará sobre cuán dispuestos estarán los gobiernos, los empresarios y tal vez incluso los fondos de pensiones a invertir en” la fusión, dijo Turrell.

Puede que no sea el salto necesario para reemplazar los combustibles fósiles en un futuro cercano, pero Jill Hruby, directora de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear, dijo: “Hemos dado los primeros pasos hacia una fuente de energía limpia que podría revolucionar el mundo”.

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