Un nuevo informe sobre el desarrollo de la fusión como fuente de energía, escrito a solicitud del Secretario de Energía de los Estados Unidos, propone la adopción de una estrategia nacional de fusión que se alinea estrechamente con el curso trazado en los últimos años por el Plasma Science and Fusion Center (PSFC) del MIT y Commonwealth Fusion Systems (CFS), financiado con fondos privados, una escisión reciente del MIT.

La tecnología de fusión ha mantenido durante mucho tiempo la promesa de producir abundante, electricidad libre de carbono, mientras lucha por superar los abrumadores desafíos de crear y aprovechar las reacciones de fusión para producir una ganancia neta de energía. Pero el Informe del Estudio de Consenso de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingenieria, and Medicine afirma que la tecnología de fusión por confinamiento magnético (un enfoque del MIT desde la década de 1970) está ahora "lo suficientemente avanzada como para proponer un camino para demostrar la energía generada por fusión en las próximas décadas".

Recomienda la participación continua de EE. UU. En el proyecto internacional de instalaciones de fusión ITER y "un programa nacional de investigación y tecnología de acompañamiento que conduzca a la construcción de una planta piloto compacta que produzca electricidad a partir de la fusión al menor costo de capital posible".

Ese enfoque (que según el informe requeriría hasta $ 200 millones en fondos anuales adicionales durante varias décadas) aprovecha las oportunidades que presentan los imanes superconductores de nueva generación. materiales del reactor, simuladores, y otras tecnologías relevantes. De particular énfasis del comité son los avances en imanes superconductores de alta temperatura que pueden acceder a campos más altos y máquinas más pequeñas. El informe recomienda un programa de EE. UU. Para probar los imanes de gran calibre de campo alto. Se considera que permiten ciclos de aprendizaje y desarrollo más rápidos y menos costosos que experimentos extremadamente grandes como ITER. que no estará disponible hasta 2025, sin dejar de beneficiarse del conocimiento que surge de esos programas.

Este enfoque más pequeño, más rápido y más barato está incorporado en el concepto de reactor SPARC, que fue desarrollado en el PSFC y forma la base del esfuerzo agresivo de CFS para demostrar la fusión con ganancia de energía a mediados de la década de 2020 y producir diseños prácticos de reactores para principios de la década de 2030. Este enfoque se basa en la conclusión similar de que los imanes de alta temperatura de campo alto representan una tecnología revolucionaria. Un programa de $ 30 millones entre CFS y MIT para demostrar los imanes superconductores de gran calibre de campo alto está en marcha en el MIT y es un paso clave para un sistema compacto de energía de fusión. A pesar de que un puñado de otras empresas de fusión con financiación privada han ofrecido plazos más o menos comparables, el informe de las Academias Nacionales no prevé la aparición de reactores de fusión de demostración hasta el plazo de 2050.

El informe también afirma que los fundamentos científicos del enfoque tokamak se han fortalecido durante la década anterior. dando una mayor confianza en que este enfoque, que es la base de ITER y SPARC, es capaz de lograr una ganancia neta de energía y de formar la base de una central eléctrica. Sobre la base de esta mayor confianza, el comité recomienda seguir adelante con los desarrollos tecnológicos para una planta de energía piloto que pondría energía en la red.

"Las Academias Nacionales son una organización muy reflexiva, y suelen ser muy conservadores "dice Bob Mumgaard, director ejecutivo de CFS. "Nos alegra verlos salir con un mensaje de que es hora de pasar a la fusión, y ese compacto y económico es el camino a seguir. Creemos que el desarrollo debería ir más rápido, pero brinda validación a las personas que desean enfrentar el desafío y establece las cosas que podemos hacer en los EE. UU. que conducirán a poner energía en la red ".

Andrew Holland, director de la recientemente formada Fusion Industry Association y miembro principal de Energía y Clima en el Proyecto de Seguridad Estadounidense, señala que los autores del informe se encargaron de crear "un informe científico de consenso que refleje las vías actuales, y la ruta actual es construir ITER y pasar por el proceso experimental allí, mientras tanto, diseña una planta piloto, MANIFESTACIÓN."

Cambiar el consenso hacia un camino más rápido hacia adelante, añade Holanda, requerirá resultados experimentales de empresas como CFS. "Es por eso que es notable tener empresas financiadas con fondos privados en los EE. UU. Y en todo el mundo que persiguen los resultados científicos que lo confirmarán. Y ciertamente es importante que este estudio tenga como objetivo lograr que la comunidad científica del gobierno piense en un plan estratégico . Debería verse como parte de un arma de fuego para que la comunidad de fusión se una y organice su propio proceso ".

O, como Martin Greenwald, subdirector del PSFC y veterano investigador de la fusión, lo pone "Existe una tendencia en nuestra comunidad a discutir sobre un plan de 20 años o un plan de 30 años, pero no queremos apartar la vista de lo que tenemos que hacer en los próximos tres a cinco años. Puede que no tengamos consenso a largo plazo, pero necesitamos uno para saber qué hacer ahora, y ese ha sido el mensaje constante desde que anunciamos el proyecto SPARC:involucrar a la comunidad en general y tomar la iniciativa.

"La clave para nosotros es que si la fusión va a tener un impacto en el cambio climático, necesitamos respuestas rápidamente, no podemos esperar hasta finales de siglo, y eso está impulsando el horario. El dinero privado que está entrando ayuda pero la financiación pública debe comprometerse con eso y complementarlo. Cada lado tiene un papel apropiado. Los laboratorios nacionales no construyen plantas de energía, y las empresas privadas no realizan investigación básica ".

Si bien se están aplicando varios enfoques de la fusión en organizaciones públicas y privadas, el informe de las Academias Nacionales se centra exclusivamente en la tecnología de confinamiento magnético. Esto refleja el papel del informe en la respuesta del Departamento de Energía a una solicitud del Congreso de 2016 de información sobre la participación de EE. UU. En ITER. un proyecto de confinamiento magnético. Los 19 expertos del comité del informe, que realizó dos años de investigación, también se encargaron de explorar cuestiones relacionadas de "cuál es la mejor manera de hacer avanzar las ciencias de la fusión en los EE. UU." y "la justificación científica y las necesidades de fortalecer las bases para realizar la energía de fusión dada la posibilidad de que los Estados Unidos participen o no en el proyecto ITER".

La publicación del informe llega en un momento de renovada actividad e interés por la energía de fusión, con unas 20 empresas privadas que persiguen su desarrollo, aumento de fondos en el presupuesto federal más reciente, y la formación de la Asociación de la Industria de la Fusión para defender a la comunidad en su conjunto. Pero el informe advierte que "la ausencia de una estrategia de investigación a largo plazo para Estados Unidos es particularmente evidente cuando se compara con los planes de nuestros socios internacionales".

Esa situación puede estar evolucionando. "Tuvimos una reunión muy agradable de partes interesadas hace un mes y medio en DC, y hubo mucha resonancia entre las empresas privadas, la comunidad investigadora, el Departamento de Energía, y personal del Congreso de ambos partidos, ", dice Greenwald." Parece que hay un impulso, aunque todavía no sabemos qué forma tomará ". Agrega que el establecimiento de una asociación industrial es muy útil para navegar y comunicarse en Washington.

"Nos encantaría ver que el gobierno tenga un papel en cosas que eleven a todas las empresas de fusión, como laboratorios de materiales avanzados, el proceso de extracción de calor de los reactores, fabricación aditiva, simulaciones, y otras herramientas, "dice Mumgaard." Hay muchas oportunidades de colaboración y cooperación; cada empresa tendrá una combinación diferente de asociaciones, incluso en el intercambio de personal como lo hacemos con el MIT ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.