Un nuevo superimán allana el camino hacia las centrales de fusión, una energía casi inagotable y limpia
El MIT ha anunciado que este dispositivo, un gran electroimán superconductor de alta temperatura, propició el campo magnético más poderoso de su tipo.
Aspecto del imán superconductor de alta temperatura de gran calibre y escala completa / GRETCHEN ERTL, CFS/MIT-PSFC
‘Embotellar’ la energía del Sol en centrales de fusión está cada vez más cerca. El último paso para conseguir reproducir este proceso en la Tierra ha sido anunciado recientemente por el MIT, que junto con la compañía Commonwealth Fusion Systems (CFS), han anunciado la creación de un gran electroimán superconductor de alta temperatura que ha conseguido elevar su potencia hasta una intensidad de campo de 20 teslas, «el campo magnético más poderoso en su tipo jamás creado en la Tierra», afirman en un comunicado. Un nuevo avance en el camino para construir la primera planta de energía de fusión comercial que haga realidad la promesa de una energía casi ilimitada, limpia, segura y a bajo coste.
«La fusión en muchos sentidos es la fuente de energía limpia definitiva», afirma Maria Zuber, vicepresidenta de investigación del MIT y profesora de geofísica de EA Griswold. «La cantidad de energía disponible es realmente revolucionaria». Porque el combustible que utilizan estas centrales proviene del agua. «La Tierra está llena de agua, es un recurso casi ilimitado. Solo tenemos que descubrir cómo utilizarlo».
La idea simplificada de la energía de fusión es, como su nombre indica, la fusión de dos átomos pequeños creando uno más grande. De esta reacción se libera una enorme cantidad de energía, como ocurre en la mayoría de estrellas, incluido nuestro Sol. Pero, en realidad, este tipo de reactores no provocan exactamente la misma reacción de fusión que las estrellas. Ellas utilizan hidrógeno simple para desencadenar el proceso, mientras que en la Tierra se usan núcleos con hidrógeno especial: deuterio y tritio. Además, el Sol produce este fenómeno por la acción de su enorme gravedad, gracias a altísimas presiones.
Sin embargo, en la Tierra no poseemos ese mecanismo, por lo que los científicos se afanan en encontrar otros métodos para almacenar el gas en estado de plasma a altísimas temperaturas, del orden de 100 a 200 millones de grados centígrados (lo que es paradójico, porque en el Sol se registran cifras más bajas, si bien su enorme gravedad compensa esta diferencia). Así, para contener toda esta energía aquí y que se produzca la reacción de fusión, se necesita un método diferente. Y reactores como el del MIT o el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER, por sus siglas, y en el que tiene participación varios países, incluida España) utilizan la fuerza magnética para contener toda esa ‘sopa’ energética.
El desarrollo de un imán lo suficientemente poderoso para contenerla es uno de los principales escollos de esta tecnología. Avances como el del propio MIT o hace unos meses el del ITER están llevando a cabo los primeros pasos hacia la resolución del problema. El primero, que será un dispositivo de demostración -es decir, no tendrá de momento aplicaciones comerciales-, será instalado en la central SPARC, que empezará con las primeras pruebas en 2025, a la par que el ITER. «Es realmente un momento decisivo en la ciencia y en la tecnología de fusión», destaca Dennis Whyte, director del Plasma Science and Fusion Center del MIT, que está trabajando con CFS para desarrollar SPARC.
Reactor tipo tokamak
Tanto el SPARC como el ITER utilizan reactores tipo tokamak, un diseño con forma de rosquilla. La mayoría de estos dispositivos han producido sus campos magnéticos utilizando electroimanes convencionales hechos de cobre. Sin embargo, el ITER que se está construyendo en Francia (y tiene previsto empezar sus primeras pruebas a la par que SPARC), utiliza lo que se conoce como superconductores de baja temperatura. La novedad del imán del MIT es que está hecho en base a superconductores de alta temperatura, «que permiten un campo magnético mucho más fuerte en un espacio más pequeño», señalan sus responsables. Es decir, mayor rendimiento en menos espacio.
Porque, hasta ahora, la única forma de lograr los enormes campos magnéticos necesarios para crear una ‘botella’ magnética capaz de contener plasma era hacerlos cada vez más grandes. «Pero el nuevo material permite lograr un campo magnético mayor en un dispositivo más pequeño, igualando el rendimiento que se lograría en un aparato 40 veces más grande en volumen utilizando imanes superconductores convencionales de baja temperatura», afirman.
«El nuevo enfoque, dirigido por Zach Hartwig, investigador principal del MIT y profesor asistente de desarrollo de carrera Robert N. Noyce de ciencia e ingeniería nuclear, utiliza un diseño bien conocido, pero reduce todo a aproximadamente la mitad del tamaño lineal y aún logra lo mismo. condiciones operativas debido al campo magnético más alto», continúan. Este diseño está basado en una serie de artículos científicos publicados el pasado año en la revista ‘ Journal of Plasma Physics‘. Los artículos mostraron que, si los imanes funcionaban como se esperaba, todo el sistema de fusión debería producir una potencia neta, por primera vez en décadas de investigación sobre la fusión.
Los siguientes pasos
Ahora el consorcio tendrá que construir SPARC, que solo producirá calor, no electricidad. Una vez que los investigadores hayan construido y probado SPARC, planean construir el reactor ARC (Affordable Robust Compact), que generaría electricidad a partir de ese calor para 2035. «Eso es muy ambicioso, pero ese es el objetivo hacia el que estamos trabajando», dijo Greenwald. «Creo que es realmente plausible».
