Los analistas de la energía tienden a estar de acuerdo en que la fusión nuclear tendrá que sustituir a la fisión en las centrales eléctricas para devolver más apoyo a la energía nuclear como fuente de energía limpia. El desafío en este caso será acelerar el proceso de desarrollo y reducir los enormes costos de poner en línea la fusión a medida que se aproximen los mandatos sobre el cambio climático. Un proyecto de investigación de la NASA puede ofrecer un camino para hacer la fusión nuclear comercial.
La agencia espacial ha estado publicando los resultados de las pruebas de “confinamiento en red”, que podrían transformar la escala de producción y reducir los costos de la tan esperada energía de fusión nuclear. Podría ser capaz de eliminar, o al menos reducir, una barrera clave que ha mantenido la fusión durante años sin ser desplegada.
El método de confinamiento en red de la NASA permite que la energía cinética a nivel de fusión se reúna a temperatura ambiente. Las condiciones suficientes para la fusión se crean dentro de la red metálica que se mantiene a temperatura ambiente. La red metálica está cargada con combustible de deuterio, y a través del nuevo método de confinamiento de la red, crea un ambiente energético dentro de la red donde los átomos pueden obtener energías cinéticas equivalentes a nivel de fusión.
Una de las claras diferencias con la reacción de fusión magnética – que es la principal metodología que está ganando apoyo en la comunidad de la fusión – es que es dramáticamente más densa, que es como se desencadena la reacción. Un metal como el erbio puede ser cargado con átomos de deuterio, empacando el combustible un billón de veces más denso que los reactores de fusión de confinamiento magnético (tokamak). El nuevo método “calienta” o acelera los deuterones lo suficiente como para que al chocar con un deuterón vecino, provoque reacciones de fusión D-D (deuterio-deuterio).
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La fusión de confinamiento en celosía fue reportada a principios de este año por un equipo de científicos del Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland.
La mayoría de los proyectos intensivos de I + D nuclear, como el mayor proyecto de tokamak ITER del mundo en Francia, se basan en el uso de una reacción de fusión magnética. Este método crea un calor extraordinario que se utiliza para combatir las fuerzas de reacción natural de los átomos y mantenerlos confinados juntos en un plasma.
El plasma no estará listo en Francia hasta el 2025, pero otro proyecto en curso en el Reino Unido podría apoyar el tokamak del ITER y acelerar el proceso. El proyecto del Reino Unido fue suspendido hace 23 años, pero se está preparando para comenzar de nuevo en 2021. El proyecto ITER aún está en construcción en el sur de Francia. Es una colaboración entre 35 naciones, con décadas de preparación, que afirman que lograrán el primer plasma para el 2025, y la fusión nuclear comercial podría seguirle de cerca.
La carrera está a punto de ser la primera tecnología en establecer normas de seguridad claras y poner en línea las tan esperadas plantas de fusión nuclear, ofreciendo a los países energía limpia a partir de una fuente segura y eficiente. Tiene ventajas sobre la energía renovable, liderada por la eólica y la solar, ofreciendo a las empresas de servicios públicos energía limpia consistente y constante que puede superar el impacto de las condiciones climáticas intermitentes que afectan a las energías renovables. Los incendios de matorrales con gran cantidad de humo que se producen en el oeste de los Estados Unidos recientemente mostraron la vulnerabilidad de la energía solar que necesita cielos despejados y soleados para maximizar la generación de energía.
Uno de los competidores es el Dense Plasma Focus (DPF), que está siendo desarrollado por LPPFusion, el nombre de trabajo de Middlesex, con sede en Nueva Jersey, Lawrenceville Plasma Physics, Inc. Podría ser un competidor directo con el método de confinamiento en red de la NASA, y también promete una estrategia mucho más rápida y económicamente viable para llevar la fusión al nivel comercial.
El ITER y otros proyectos de reactores han estado utilizando instalaciones experimentales a gran escala que el DPF necesitaría. Eso eliminaría sistemas costosos como los láseres de ultra alta potencia y los generadores de microondas, los haces de partículas, los sistemas de imanes superconductores gigantes y otras tecnologías avanzadas. Seguir este camino también significa que la fase de pruebas durará varios años más de lo que las nuevas tecnologías innovadoras pueden proporcionar.
El coste ha sido bastante alto para el desarrollo de la fusión. El ITER de Francia hasta ahora ha tenido un costo estimado de más de 40 mil millones de dólares.
El interés de la NASA en la fusión nuclear tiene que ver con su futura estrategia de viajar a Marte y a otros planetas a través de las alianzas de sus socios comerciales. La energía nuclear podría ser la fuente de energía que ofrezca mucha más potencia y eficiencia que el combustible para cohetes. La agencia también está interesada en llevar a cabo operaciones de minería y pruebas en planetas y asteroides para extraer agua, metales y minerales.
La fusión nuclear podría ser la fuente de energía que abra el potencial de la NASA para una mayor exploración espacial junto con socios como SpaceX, Boeing y Blue Origin.