Cuando estudié geología en la escuela de posgrado, el futuro a largo plazo de la energía tenía un solo nombre:fusión nuclear. Era la década de 1970. Los físicos con los que estudié predijeron que aprovechar esta nueva fuente limpia de energía eléctrica al obligar a dos núcleos de hidrógeno a combinarse y liberar cantidades masivas de energía, podría estar fuera de 50 años.

Cuatro décadas después, después de que dejé mi carrera de investigación y escritura en la industria de la energía y comencé una segunda carrera como autor y profesor, Me encontré haciendo este mismo pronóstico con mis propios estudiantes y lectores. En lo que se había convertido en un cliché irónico, fusión, parecio, siempre acecharía un horizonte lejano.

Eso parece estar cambiando finalmente.

Gracias a los avances en la investigación de la física, ciencia de materiales y supercomputación, los científicos están construyendo y probando múltiples diseños de reactores de fusión. Aproximadamente una docena de empresas emergentes de fusión con ideas innovadoras tienen la inversión privada que necesitan para ver lo que pueden lograr. Todavía, es muy temprano para romper el champagne, y no solo por razones técnicas.

Avances decepcionantes

Un problema es que un gran avance en el laboratorio no garantiza la innovación o el éxito en el mercado porque la energía es muy sensible al precio. También, La fusión ilustra cómo pocas cosas pueden erosionar la fe en una nueva tecnología como un "avance" inminente que no se materializa.

Primero, Hubo la debacle de la fusión fría en 1989, cuando dos científicos acudieron a los medios de comunicación con la afirmación no verificable de que habían logrado la fusión a temperatura ambiente y fueron condenados al ostracismo por la comunidad científica, mancillando la imagen de esta fuente de energía como una opción real.

Luego, Los científicos alcanzaron un hito en 1994 cuando el reactor de fusión de prueba en Princeton estableció un nuevo récord de potencia máxima de 10,7 megavatios. que The New York Times dijo en ese momento era "suficiente para alimentar 2, 000 a 3, 000 hogares momentáneamente, es decir, aproximadamente un microsegundo. Científicamente, ese evento tuvo gran importancia, aunque fue superado en 1997. Sin embargo, difícilmente prometía un reactor de potencia a la vuelta de la esquina.

Por el camino, la tendencia de científicos y periodistas a exagerar el progreso real hacia la fusión, ya sea para atraer fondos o lectores, ha socavado el apoyo público a largo plazo.

Hoy dia, De hecho, varios informes de los medios continúan sugiriendo una serie de avances en la fusión.

Avances reales

¿Realmente ha habido algún progreso? En un grado impresionante, si. Pero sobre todo en términos de investigación científica y de ingeniería. Si hay otra afirmación que anuncia que el mundo finalmente se está acercando a la solución a todos los problemas energéticos, entonces el mito se vende en lugar de la verdad.

Muchos científicos se sienten atraídos por la fisión, la fuente de energía en los reactores nucleares actuales, y fusión, por la espectacular cantidad de energía que ofrecen. El principal combustible para la fisión, Uranio-235, tiene 2 millones de veces la energía por libra que el petróleo. Fusion puede ofrecer hasta siete veces o más.

El combustible utilizado para la fisión es extremadamente abundante. Lo mismo ocurre con la fusión, pero sin ningún desperdicio peligroso de larga duración. Para la fusión, el combustible son dos isótopos de hidrógeno, deuterio y tritio, el primero de los cuales se puede extraer del agua de mar y el segundo del litio, cuyos recursos son grandes y crecientes.

Por eso, el fracaso en la búsqueda de estas colosales fuentes distintas del carbono podría parecer colosalmente contraproducente.

La fusión es difícil de aprovechar, aunque. En estrellas que están hechos de plasma, un estado de alta energía de la materia en el que los electrones cargados negativamente están completamente separados de los núcleos cargados positivamente, la fusión tiene lugar debido a inmensas fuerzas gravitacionales y temperaturas extremas.

Intentar crear condiciones similares aquí en la Tierra ha requerido avances fundamentales en varios campos, desde la física cuántica hasta la ciencia de los materiales. Los científicos e ingenieros han progresado bastante durante el último medio siglo, especialmente desde la década de 1990, para hacer que la construcción de un reactor de fusión capaz de generar más energía de la necesaria para operar parezca viable en dos décadas, no cinco. La supercomputación ha ayudado enormemente, permitiendo a los investigadores modelar con precisión el comportamiento del plasma en diferentes condiciones.

Tipos de reactores

Hay dos razones para ser optimistas sobre la fusión en este momento. Se están construyendo o se están construyendo dos grandes reactores de fusión. Y nuevas empresas de fusión que tengan como objetivo construir reactores más pequeños, que seria mas barato, construcción más fácil y rápida, están proliferando.

Uno de los dos grandes reactores es un tokamak en forma de rosquilla, un acrónimo ruso de un invento soviético realizado en la década de 1950 que fue diseñado para confinar y comprimir el plasma en forma cilíndrica en un poderoso campo magnético. La poderosa compresión del plasma de deuterio-tritio a temperaturas extremadamente altas, como alrededor de 100 millones de grados centígrados, hace que se produzca la fusión.

ITER (latín para "el camino") es una colaboración entre la Unión Europea y los gobiernos de la India, Japón, Corea del Sur, Rusia, China y EE. UU. Este consorcio está gastando ahora más de 20 mil millones de dólares para construir un tokamak gigante en el sur de Francia. Para 2035, está programado para generar 500 megavatios mientras opera con solo 50 megavatios. Cumplir ese objetivo esencialmente confirmaría que la fusión es una fuente factible de energía limpia a gran escala.

El más pequeño pero más pesado de los seis imanes en forma de anillo o bobinas de campo poloidal del #ITER #tokamak está tomando forma en China. Tiene diez metros de diámetro pero pesa la friolera de 400 toneladas. Septiembre está previsto para su finalización. https://t.co/a7ahvoh7qn pic.twitter.com/5SnFZeEoXv

- ITER (@iterorg) 30 de marzo de 2018

El otro es más complejo, stellarator de rosquilla retorcida, llamado Wendelstein 7-X, construido en Alemania con el mismo objetivo. Las curvas en su cámara retuercen el plasma para que tenga una forma más estable y pueda permanecer confinado durante más tiempo que en un tokamak. La construcción del 7-X costó alrededor de $ 1 mil millones, incluidos los gastos del sitio. Y si las cosas salen según lo planeado, podría generar una cantidad significativa de electricidad para 2040 aproximadamente.

El diseño Wendelstein 7-x (stellarator) y el campo de plasma real, habilitado por la contención magnética 3D vs 2D. Es hermoso pic.twitter.com/QLHbGmNQ1Q

- OppenheimersBlockchain (@ Corpusmentis0) 2 de abril 2018

Mientras tanto, casi una docena de empresas emergentes están diseñando nuevos tipos de reactores y plantas de energía que, según dicen, pueden estar en línea mucho antes y de manera mucho más económica, incluso si la tecnología necesaria aún no está disponible.

Por ejemplo, Sistemas de fusión de la Commonwealth, un spin-off del MIT todavía vinculado al Plasma Science and Fusion Center de la universidad y parcialmente financiado por la compañía petrolera italiana Eni, tiene como objetivo crear campos magnéticos especialmente poderosos para ver si se puede generar energía de fusión con tokamaks de menor tamaño.

Y General Fusion, una empresa con sede en Vancouver que el fundador de Amazon, Jeff Bezos, respalda, quiere construir un gran reactor esférico en el que el plasma de hidrógeno esté rodeado de metal líquido y comprimido con pistones para provocar una explosión de fusión. ¿Debería funcionar? esta energía calentaría el metal líquido para generar vapor y hacer girar un generador de turbina, produciendo cantidades masivas de electricidad.

Posible avance en energía:el MIT y la nueva compañía lanzan un enfoque novedoso para la energía de fusión #LightTheSPARC https://t.co/2sYO2ki1dy

- Steven Pinker (@sapinker) 9 de marzo de 2018

Suficientemente rico

Con operaciones lean y misiones claras, estas nuevas empresas son lo suficientemente ágiles como para pasar rápidamente de la mesa de dibujo a la construcción real. A diferencia de, Las complicaciones multinacionales están costando tiempo y dinero al ITER.

Dado que las necesidades futuras de energía serán enormes, tener diferentes opciones de fusión disponibles podría ayudar a cumplirlas sin importar el tiempo que tomen. Pero existen otras fuentes de energía sin carbono.

Eso significa que los proponentes de la fusión deben convencer a sus patrocinadores en todo el mundo de que vale la pena seguir apoyando esta opción futura cuando otras fuentes distintas del carbono, como la energía eólica y solar (y la fisión nuclear, al menos fuera de EE. UU., Japón y la Unión Europea) se están ampliando o ampliando. Si la pregunta es si vale la pena hacer una gran apuesta por una nueva tecnología sin carbono con un gran potencial, luego, el rápido crecimiento de las energías renovables en los últimos años sugiere que eran la mejor apuesta.

Sin embargo, si los aproximadamente $ 3,5 billones invertidos en energía renovable desde 2000 habían respaldado la fisión, Creo que los avances en esa tecnología habrían hecho que todas las centrales eléctricas de carbón y petróleo que quedaban hubieran desaparecido de la faz de la Tierra.

Y si ese mismo dinero hubiera respaldado la fusión, quizás ahora exista un reactor en funcionamiento. Pero las naciones ricas del mundo, Las empresas de inversión y los multimillonarios pueden respaldar fácilmente la investigación y la experimentación de la fusión junto con otras opciones. En efecto, el sueño del poder de fusión ahora parece seguro que no morirá ni seguirá siendo simplemente un sueño.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.