El avance de la energía de fusión nuclear, explicado

Algunos de los inversores más ricos del mundo se han sumado a nuevas empresas que apuntan a uno de los desafíos más grandes y difíciles de la ciencia: la fusión nuclear. Considerada durante mucho tiempo como el premio máximo en la búsqueda de energía limpia y abundante, la fusión es el proceso que alimenta el sol, donde una fuerza gravitacional aplastante aplasta los átomos y libera su energía. A finales de 2022, los investigadores celebraron un hito científico largamente buscado, una señal de progreso en un campo lleno de desafíos tecnológicos desconcertantes y escepticismo sobre las perspectivas a corto plazo.

1. ¿Cuál fue el hito?

En diciembre de 2022, los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California enfocaron el láser más potente del mundo en una cápsula de diamante del tamaño de un grano de pimienta llena de hidrógeno. Los rayos liberaron 2,05 megajulios de energía, desencadenando una reacción que fusionó el hidrógeno en helio y liberó 3,15 megajulios. La diferencia, un poco más de un megajulio, es aproximadamente la cantidad de energía liberada por una granada de mano. El resultado, conocido como “ignición” o ganancia neta de energía (lo que significa que sale más energía que entra), fue un logro que los científicos habían estado persiguiendo durante décadas. Sugirió que la física central de la fusión controlada se había resquebrajado, creando la posibilidad de un proceso para producir electricidad barata y libre de carbono. Después de varios intentos fallidos, el mismo laboratorio pudo replicar el logro en julio.

2. ¿Qué tan cerca está la fusión comercial?

Incluso con Estados Unidos y otros gobiernos impulsando visiones audaces y diversas tecnologías, los expertos más optimistas dicen que estamos a aproximadamente una década de la primera planta de energía de fusión que suministre electricidad a la red. La mayoría lo sitúa dentro de 20 o 30 años. A medida que la ciencia avanzó en los últimos años, la fusión comenzó a atraer una nueva clase de inversores y más empresas privadas se lanzaron a la carrera. La inversión aumentó a 2.600 millones de dólares en 2021 desde unos 300 millones de dólares en 2020. Volvió a caer a 521 millones de dólares en 2022.

3. ¿Cuáles son las tecnologías?

La investigación sobre fusión se ha beneficiado de los avances en supercomputación, impresión 3D e imanes superconductores. Hay diferentes enfoques:

• Confinamiento inercial: El hito de diciembre demostró que este método (disparar láseres a bolitas llenas de hidrógeno) puede funcionar. Pero la reacción fue excepcionalmente breve, no el tipo de proceso continuo que suelen utilizar las centrales eléctricas. Y al menos por ahora, fabricar esos gránulos es caro y lleva mucho tiempo.

• Confinamiento magnético: el método más utilizado emplea potentes campos magnéticos para contener plasma, un gas sobrecalentado cargado eléctricamente, de modo que pueda sostener una reacción de fusión. Requiere temperaturas mucho más altas que el sol, en el rango de 150 millones C (270 millones F). La mayoría de los esfuerzos utilizan un diseño de la era soviética conocido como tokamak, que cuenta con una cámara superenfriada en forma de rosquilla para contener el plasma, o una variante conocida como estelarador.

• Otras alternativas: Las empresas emergentes buscan tecnologías híbridas o sus propias ideas únicas. Una de las empresas mejor financiadas, TAE Technologies de California, utiliza aceleradores para impregnar plasma con partículas de alta energía, lo que facilita su gestión.

4. ¿Cuáles son los obstáculos?

La fusión no produce desechos nucleares de alto nivel como las barras de combustible gastadas de la fisión, la forma alternativa de energía atómica para dividir átomos que se ha utilizado en reactores comerciales desde la década de 1950 y que impulsó las bombas atómicas originales. Aún así, la investigación sobre la fusión debe superar desafíos técnicos, como cómo desarrollar materiales que puedan resistir el bombardeo de partículas atómicas dentro de una máquina. Tampoco está claro cómo se aprovechará la energía producida y se convertirá en electricidad.

5. ¿Quiénes son los jugadores?

Hay tres grupos distintos: iniciativas nacionales, un grupo de casi tres docenas de nuevas empresas privadas y el Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER, por sus siglas en inglés) de 35 naciones y valorado en 25 mil millones de dólares. La colaboración internacional, el proyecto de investigación más grande de la historia, ha estado trabajando en una gigantesca máquina de demostración en Francia desde 2010. Es un proyecto a la escala de la carrera espacial, cuando Estados Unidos y la ex Unión Soviética competían para construir enormes cohetes. Los patrocinadores más destacados de las nuevas empresas incluyen al fundador de Amazon, Jeff Bezos, al fundador de Microsoft, Bill Gates, y a Peter Thiel de Palantir. Existe la opinión de que el impulso a la fusión generará avances científicos incluso si la tecnología central necesita décadas para dar resultado.

6. ¿Qué señalaría el progreso?

Los proyectos de confinamiento magnético aún tienen que demostrar una ganancia neta de energía, y el tokamak del ITER no comenzará a funcionar hasta 2025 como muy pronto. Commonwealth Fusion Systems planea poner en marcha su propia máquina en Massachusetts en 2025.

Más historias como esta están disponibles en Bloomberg.com

©2023 Bloomberg LP