Después de décadas de intentos fallidos, los científicos creen que finalmente están acercándose a lograr la fusión nuclear a la escala necesaria para producir energía limpia abundante.
Avances recientes en laboratorios de Estados Unidos y Reino Unido
Varios éxitos recientes han hecho que los expertos en energía sean optimistas sobre el futuro de la fusión nuclear, aunque algunos creen que aún estamos lejos de alcanzar la fusión a escala comercial. No obstante, los logros vistos en el Lawrence Livermore National Laboratory en Estados Unidos y otros laboratorios alrededor del mundo han alentado a las compañías a invertir fuertemente en el sector.
El pasado agosto, científicos de Estados Unidos lograron un aumento neto de energía en una reacción de fusión por segunda vez en el National Ignition Facility (NIF) en California. Esto marcó un gran avance en la tecnología nuclear. La reacción de fusión produjo 3.15 megajulios de energía, más que en el primer intento exitoso. A principios de este año, científicos del laboratorio JET en el Reino Unido lograron una mayor producción de energía a través de un proceso de fusión que nunca antes. Este logro se produjo durante el experimento final del laboratorio después de cuatro décadas de investigación en fusión.
Si bien esto es prometedor, los científicos enfatizan rápidamente que esto no significa que estemos cerca de lograr la fusión nuclear a escala comercial. La Dra. Aneeqa Khan, investigadora en fusión nuclear de la University of Manchester, explicó: “Para que los átomos se fusionen en la Tierra, necesitamos temperaturas diez veces más calientes que el Sol, alrededor de 100 millones de grados Celsius, y necesitamos una densidad suficientemente alta de los átomos y durante un tiempo suficiente”. El experimento del laboratorio JET produjo 69 megajulios de energía en cinco segundos, equivalente a la energía para unos cuatro o cinco baños calientes. Esto significa que los investigadores aún están lejos de lograr los resultados necesarios para desarrollar plantas de energía de fusión. Sin embargo, este logro acerca a la industria un paso más hacia el objetivo de la fusión.
Comparación entre la fisión nuclear y la fusión nuclear
La fisión nuclear, el proceso de energía nuclear que se usa hoy en día, ocurre cuando un neutrón colisiona con un átomo más grande, lo que lo obliga a excitarse y dividirse en dos átomos más pequeños. También se liberan neutrones adicionales, que pueden iniciar una reacción en cadena. Cuando cada átomo se divide, libera una gran cantidad de energía. El uranio y el plutonio se utilizan para hacer funcionar los reactores de energía nuclear, ya que son fáciles de iniciar y controlar. La energía liberada en estos reactores, utilizando la fisión, calienta el agua para convertirla en vapor, que se usa para hacer girar una turbina y producir electricidad sin carbono.
En contraste, la fusión nuclear es el proceso que impulsa las estrellas. Se puede lograr calentando y forzando partículas diminutas juntas para crear una más pesada, lo que libera energía. Si los científicos pueden descubrir cómo escalar con éxito este proceso a niveles comerciales, podría producir grandes cantidades de energía limpia sin emisiones de carbono. También ofrecería una fuente de energía limpia mucho más estable que la energía eólica y solar.
Si bien la mayoría de los científicos están de acuerdo en que todavía estamos lejos de lograr la fusión a la escala necesaria para alimentar una planta nuclear, eso no está desalentando a las compañías de invertir fuertemente en el sector. En 2023, Microsoft firmó un acuerdo de compra de energía con Helion Energy, que establece que la empresa de energía proporcionará a la gigante tecnológica energía de fusión en unos cinco años. Helion espera poner en línea una planta para 2028, con el objetivo de generar 50 MW de energía. Solo 1 MW es suficiente para alimentar alrededor de 1,000 hogares en Estados Unidos por un día.
Helion Energy y su máquina de séptima generación, Polaris
Helion espera que su máquina de séptima generación, Polaris, entre en funcionamiento el próximo año para proporcionar electricidad utilizando tecnologías de imán de alta potencia pulsada para lograr la fusión. Fue la primera empresa privada en alcanzar los 100 millones de grados Celsius y tiene grandes esperanzas de escalar su tecnología. David Kirtley, fundador y CEO de Helion, declaró: “Cincuenta megavatios es un gran primer paso hacia la fusión a escala comercial, y los ingresos se reinvierten en el desarrollo de más plantas de energía y en llevar la fusión a la red tanto en Estados Unidos como internacionalmente lo más rápido posible.”
Helion ha recaudado hasta ahora $612 millones en capital de riesgo, con el potencial de obtener $1.8 mil millones adicionales en financiamiento si cumple con sus plazos prometidos. Ha recibido otros $8.97 millones en subvenciones federales. OpenAI también ha invertido fuertemente en Helion, alrededor de $375 millones hasta la fecha. Este mes, el CEO y cofundador de OpenAI, Sam Altman, supuestamente inició conversaciones con Helion sobre la compra de electricidad generada por fusión para sus centros de datos.
Altman declaró en el World Economic Forum en Davos a principios de año: “No hay forma de llegar allí sin un avance… Necesitamos fusión o necesitamos energía solar radicalmente más barata con almacenamiento o algo a gran escala masiva.” Si bien hay gran entusiasmo en torno al potencial de producir energía limpia abundante a través de la fusión nuclear, y esto sin duda requerirá una gran cantidad de financiamiento, las compañías podrían estar adelantándose al hacer acuerdos de compra de energía.
La perspectiva a largo plazo de la fusión nuclear comercial
Existe un consenso general entre los científicos de que es poco probable que logremos la fusión nuclear a escala comercial hasta la segunda mitad del siglo. Los investigadores han predicho repetidamente que la fusión estará disponible dentro de 20, 30 o 50 años durante las últimas décadas, sin una forma real de saber cuánto tiempo tomará. Steven Cowley, director del Princeton Plasma Physics Laboratory, explica: “Supongamos que obtenemos una planta piloto que funcione para finales de la década de 2030, aunque eso sería rápido,” tal planta es poco probable que sea un modelo para la comercialización, y, por lo tanto, dice, “creo que tendrías otra etapa de unos 10 años desde una planta piloto hasta el primer reactor comercial.”
A pesar de los desafíos y la incertidumbre en torno al desarrollo de la fusión nuclear, los recientes avances y la creciente inversión en el sector indican que se está tomando en serio la posibilidad de una futura fuente de energía limpia. Con la continua colaboración internacional y la inversión en investigación y desarrollo, la promesa de la fusión nuclear podría algún día convertirse en una realidad tangible. Hasta entonces, la industria y los científicos deben continuar trabajando juntos para superar los obstáculos técnicos y financieros que aún quedan por delante.
