Ilustración del reactor de fusión de ARC
Así será ARC, la primera central eléctrica de fusión nuclear del mundo: energía limpia e ilimitada para 150.000 hogares
- Una spin-off del MIT ha anunciado sus planes para construir una instalación pionera a nivel internacional en Virginia (EEUU), con 400 MW de potencia.
- Más información: El reactor de fusión más grande del mundo ya está operativo: la energía limpia total más cerca
El sueño de la energía infinita, limpia y sin residuos está un paso más cerca. Tras cerca de siete décadas de investigaciones, en las que también ha participado España, en 2022 un equipo de científicos estadounidenses logró generar energía de fusión potencialmente utilizable por primera vez. Ahora hay varios proyectos en marcha que buscan materializar ese avance en una central capaz de proporcionar energía a ciudades enteras. De esas iniciativas, una de las que más posibilidades tiene para liderar esta revolución es la que promueve Commonwealth Fusion Systems (CFS), empresa derivada del prestigioso Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).
La compañía acaba de dar a conocer el emplazamiento y los primeros detalles de la que sería la primera central eléctrica de fusión a escala de red del mundo. El condado de Chesterfield, en Richmond (Virginia), ha sido el elegido para instalar ARC, la pionera versión comercial de una tecnología con el potencial de descarbonizar la producción de energía. Para lograrlo, ha sido necesario un acuerdo entre CFS y Dominion Energy Virginia, compañía poseedora de los terrenos en el James River Industrial Park.
"Se trata de un momento histórico", aseguró Bob Mumgaard, CEO y cofundador de Commonwealth Fusion Systems, tal y como recoge un comunicado de prensa de la compañía. "Virginia se perfila como un socio fuerte en la búsqueda de soluciones innovadoras para obtener electricidad fiable y formas limpias de energía". Se prevé que ARC empiece a funcionar en 2030 y que sea capaz de generar 400 MW, "suficiente para abastecer a grandes centros industriales o a unos 150.000 hogares".
Trabajo en curso
El acuerdo pone punto y seguido a una aventura que empezó en un aula del MIT allá por 2012. Allí Dennis Whyte, profesor de ingeniería y cofundador de CFS, planteó como un reto a sus alumnos el diseño de un dispositivo de fusión que utilizara un nuevo tipo de imán superconductor para confinar el plasma utilizado en la reacción.
Sus estudiantes de doctorado respondieron con un novedoso planteamiento, que permitía diseñar un reactor más compacto y económico, lo que facilitaría enormemente el desarrollo y la aplicación de la fusión nuclear. "Todo empezó en aquella clase, en la que nuestras ideas fueron evolucionando a medida que desafiábamos los supuestos estándar de la fusión", rememora Whyte en el propio blog del MIT. "Teníamos esta nueva tecnología superconductora, así que gran parte de la sabiduría común ya no era válida. Era un foro perfecto para los estudiantes, que pueden desafiar el statu quo".
La primera central eléctrica de fusión del mundo se instalará en Virginia
A diferencia del confinamiento inercial, que es la apuesta con la que el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore anunció la primera ganancia neta de energía tras un proceso de fusión nuclear, los investigadores del MIT y CFS están trabajando en el prototipo SPARC apostando por el confinamiento magnético.
Para lograrlo, han recurrido a nuevos superconductores de alta temperatura (HTS), que hacen gala de propiedades únicas: pueden transportar mucha corriente incluso cuando están inmersos en campos magnéticos intensos, evitan la pérdida de calor y proporcionan un aislamiento térmico de gran calidad para el plasma. Hasta hace poco, los imanes de fusión se fabricaban con conductores de cobre o superconductores de baja temperatura (LTS), que tenían el hándicap de limitar la fuerza del campo magnético que podían producir.
Omicrono
El superconductor elegido por los técnicos del MIT está compuesto por óxido de itrio, bario y cobre (YBCO). Para conseguir cinta y cables fabricados con estos materiales, primero se utiliza un láser para vaporizar los componentes. Después, se deposita una fina película de YBCO sobre un sustrato de acero y se somete a un proceso de oxigenación, que cambia la estructura del YBCO a un estado que permite la superconductividad.
La gran diferencia con respecto a los materiales utilizados hasta hace poco es que los imanes superconductores de alta temperatura son capaces de funcionar sin necesidad de sistemas de refrigeración excesivamente complejos o caros, que utilizan helio líquido.
El reactor de fusion Sparc
Los materiales HTS como los que están utilizando para el desarrollo de SPARC funcionan en un rango entre -200 y -250 ºC. Este intervalo de temperatura, por frío que parezca, es bastante más cálido que las temperaturas que requieren los superconductores típicos, que sólo pueden funcionar a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,15 ºC).
La cinta HTS se apila para formar potentes electroimanes capaces de contener el plasma e impedir que la mayoría de las partículas cargadas colisionen con las paredes del reactor tokamak. Pero eso implica una cantidad enorme de material, para lo que el equipo de investigadores pasó dos años comprando la mayor parte del suministro mundial de cinta HTS de 4 milímetros de ancho, procedente del stock de empresas estadounidenses pero también de países como Japón o Rusia.
![](["https:\/\/s1.elespanol.com\/2024\/03\/11\/omicrono\/tecnologia\/839176426_240630802_320x180.jpg"])
Los técnicos enrollaron la cinta en 16 bobinas, ensambladas hasta formar una columna de más de tres metros para crear un imán de campo toroidal. En septiembre de 2021, en el Plasma Science and Fusion Center del MIT, el equipo hizo historia encendiendo el imán para llegar a una potencia de 20 tesla, 400.000 veces más fuerte que el valor típico del campo magnético de la Tierra. Para magnetizar el SPARC, los responsables de la investigación están trabajando en la creación de 18 imanes similares, además de algunas bobinas más pequeñas.
La central ARC
Todavía falta mucho camino por recorrer para que sea una realidad, pero si los técnicos de CFS consiguen energía neta con SPARC, el camino hacia la primera central eléctrica de fusión estará mucho más avanzado. Es el 'Santo Grial' para lograr un futuro mejor: una forma de energía segura, fiable e infinita gracias a materiales abundantes y no contaminantes, como el hidrógeno y los isótopos de litio, que pueden obtenerse del agua del mar. Según el diseño preliminar del edificio, no tendrá nada que ver con las habituales chimeneas de las centrales nucleares actuales.
Diseño preliminar de la central ARC Omicrono
Actualmente, CFS sigue trabajando en el desarrollo de SPARC en su sede de Devens (Massachusetts). Según los últimos cálculos de sus responsables, está previsto que este prototipo produzca su primer plasma en 2026 y alcance la energía de fusión neta poco después. Sería la primera vez que se demuestra un diseño comercialmente viable, capaz de producir más energía de la que consume.
"Este será un momento decisivo para la fusión", señala Whyte. "Marca el ritmo de la carrera hacia las centrales de fusión comerciales. La ambición es construir miles de estas centrales y cambiar el mundo". Para eso todavía quedan años de investigaciones y el desarrollo de nuevas tecnologías, pero ARC está cada vez más cerca, y con ella el sueño de la energía ilimitada, barata y no contaminante.
