Los científicos están trabajando para acelerar drásticamente el desarrollo de la energía de fusión en un esfuerzo por entregar energía a la red eléctrica lo suficientemente pronto como para ayudar a mitigar los impactos del cambio climático. La llegada de una tecnología revolucionaria:superconductores de alta temperatura, que se puede usar para construir imanes que producen campos magnéticos más fuertes de lo que era posible anteriormente, podría ayudarlos a lograr este objetivo. Los investigadores planean utilizar esta tecnología para construir imanes a la escala requerida para la fusión, seguido de la construcción de lo que sería el primer experimento de fusión del mundo en producir una ganancia neta de energía.

El esfuerzo es una colaboración entre el Plasma Science &Fusion Center del Massachusetts Institute of Technology y Commonwealth Fusion Systems, y presentarán su trabajo en la reunión de la División de Física del Plasma de la Sociedad Estadounidense de Física en Portland, Mineral.

El poder de fusión se genera cuando los núcleos de átomos pequeños se combinan en otros más grandes en un proceso que libera enormes cantidades de energía. Estos núcleos, primos típicamente más pesados ​​del hidrógeno llamados deuterio y tritio, están cargados positivamente y, por lo tanto, sienten una fuerte repulsión que solo puede superarse a temperaturas de cientos de millones de grados. Mientras estas temperaturas, y así reacciones de fusión, se puede producir en experimentos de fusión modernos, aún no se han alcanzado las condiciones necesarias para una ganancia neta de energía.

Una posible solución a esto podría ser aumentar la fuerza de los imanes. Los campos magnéticos en los dispositivos de fusión sirven para mantener estos gases ionizados calientes, llamados plasmas, aislado y aislado de la materia ordinaria. La calidad de este aislamiento se vuelve más efectiva a medida que el campo se vuelve más fuerte, lo que significa que se necesita menos espacio para mantener el plasma caliente. Duplicar el campo magnético en un dispositivo de fusión permite reducir su volumen, un buen indicador de cuánto cuesta el dispositivo, en un factor de ocho, mientras logra el mismo rendimiento. Por lo tanto, campos magnéticos más fuertes hacen que la fusión sea más pequeña, más rápido y más barato.

Un gran avance en la tecnología de superconductores podría permitir que las plantas de energía de fusión se materialicen. Los superconductores son materiales que permiten que las corrientes los atraviesen sin perder energía, pero para hacerlo deben estar muy fríos. Nuevos compuestos superconductores, sin embargo, puede funcionar a temperaturas mucho más altas que los superconductores convencionales. Crítico para la fusión, estos superconductores funcionan incluso cuando se colocan en campos magnéticos muy fuertes.

Aunque originalmente en una forma no útil para construir imanes, Los investigadores ahora han encontrado formas de fabricar superconductores de alta temperatura en forma de "cintas" o "cintas" que fabrican imanes con un rendimiento sin precedentes. El diseño de estos imanes no es adecuado para máquinas de fusión porque son demasiado pequeños. Antes del nuevo dispositivo de fusión, llamado SPARC, se puede construir, los nuevos superconductores deben incorporarse en el tipo de gran, fuertes imanes necesarios para la fusión.

Una vez que el desarrollo del imán sea exitoso, el siguiente paso será construir y operar el experimento de fusión SPARC. SPARC será un dispositivo de fusión tokamak, un tipo de configuración de confinamiento magnético similar a muchas máquinas que ya están en funcionamiento (Figura 1).

Como logro análogo al primer vuelo de los hermanos Wright en Kitty Hawk, demostrando una ganancia neta de energía, el objetivo de la investigación de la fusión durante más de 60 años, podría ser suficiente para colocar la fusión firmemente en los planes energéticos nacionales y lanzar el desarrollo comercial. El objetivo es tener SPARC operativo para 2025.