Una de las principales empresas privadas de fusión del mundo, Commonwealth Fusion Systems (CFS), ha publicado una serie de documentos que la empresa dice «confirman» que su planta de energía ARC, si se construye según lo previsto, producirá más electricidad de la que consume. Pero algunos investigadores dicen que se necesitan resultados de un reactor de fusión operativo para validar sus predicciones y que aún quedan grandes desafíos de ingeniería por resolver.
Las empresas privadas de fusión han recibido casi 10 mil millones de dólares en inversiones durante la última década, con la promesa de que la fusión — la reacción que impulsa al Sol — podría aprovecharse en la Tierra para producir electricidad limpia. CFS, que tiene su sede en Cambridge, Massachusetts, y otras empresas como Helion Energy en Everett, Washington, y TAE Technologies en Foothill Ranch, California, dicen que entregarán plantas de fusión comercial para principios de la década de 2030.
Los físicos de la Instalación Nacional de Ignición de EE. UU. en Livermore, California, crearon la primera reacción de fusión que brevemente produjo más energía de la que consumió en 2022. Pero ningún equipo ha creado un reactor que pueda producir energía de manera continua, o suficiente para dejar un excedente, o ha demostrado que un reactor puede funcionar de manera económicamente viable.
Un artículo fue publicado el 14 de abril y otros cuatro fueron publicados el 4 de junio en el Journal of Plasma Physics. Los artículos fueron escritos por 58 investigadores del CFS y sus institutos académicos asociados. Los autores exponen el diseño de la planta de energía ARC y la física detrás de ella, incluyendo la modelización del comportamiento esperado del plasma, la materia supercalentada en la que se produce la fusión. Los investigadores enfatizan las incertidumbres que deben abordarse antes de que el diseño se finalice.
Pero, hablando con periodistas en una conferencia previa a la publicación de los documentos, Brandon Sorbom —director científico de CFS, con sede en Devens, Massachusetts— parecía confiado. Dijo que los documentos «confirman que cuando construyamos la planta de energía de fusión ARC, funcionará».
El equipo detrás de ello incluye «algunos de los mejores en el negocio de la fusión» y el concepto se basa en «un buen trabajo a lo largo de muchos años», dice Tony Roulstone, un ingeniero nuclear de la Universidad de Cambridge, Reino Unido. Pero debido a que la empresa está financiada por capital privado, «hay presión para afirmar cosas antes de que la evidencia esté completamente disponible», dice.
Rosquilla de plasma
CFS fue fundada como una empresa derivada del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge en 2018. Desde entonces, la empresa ha recaudado casi $3 mil millones y se está preparando para comenzar las operaciones de su prototipo, una máquina de demostración conocida como SPARC, el próximo año. Los resultados de SPARC se utilizarán para perfeccionar gran parte del diseño de la planta de energía ARC, que podría comenzar a operar a principios de la década de 2030.
La empresa dice que SPARC demostrará energía neta; es decir, producirá más energía de la que necesita para confinar y calentar el plasma, pero no necesariamente más de la que la planta más grande utiliza para funcionar. Su sucesor, ARC, debería producir suficiente energía no solo para mantener las operaciones de la planta, sino también para entregar continuamente 400 megavatios de electricidad neta a la red, una cantidad que podría alimentar alrededor de 280,000 hogares estadounidenses promedio, dice la empresa.
Ambas máquinas utilizarán imanes superconductores de alta temperatura para comprimir plasma. Comprimidos en una forma de rosquilla o ‘tokamak’, y calentados a alrededor de siete veces la temperatura del centro del Sol, los núcleos de los combustibles de hidrógeno pesado se fusionan para crear helio, liberando energía, principalmente en forma de neutrones de alta velocidad.
Es positivo que CFS esté publicando tanto como lo está, pero los documentos no garantizan que la máquina funcionará, dice David Hammer, ingeniero nuclear de la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York. Los artículos, por ejemplo, detallan cómo mitigar las interrupciones, cuando el plasma se vuelve inestable. Pero cómo se comportará el plasma en condiciones de operación del mundo real aún no está claro, dice. Su modelado «tiene que ser validado por un reactor de fusión que funcione como se diseñó», añade. Si la empresa puede hacer que SPARC funcione con éxito el próximo año, «será un paso importante hacia adelante», dice.
Todavía hay «demasiados subsistemas importantes» que necesitan desarrollo para decir que el diseño de ARC está cerrado, dice él. La empresa también necesitará demostrar que puede hacer que una instalación sea comercialmente viable, lo que implica extraer calor para crear electricidad, fabricar un reactor lo suficientemente robusto para soportar las operaciones y obtener suficiente tritio, un combustible de isótopo escaso que el reactor necesita para funcionar.
Como muchas otras empresas, CFS planea generar tritio combinando los neutrones liberados durante la fusión con litio en las paredes del reactor o ‘mantas’, pero los documentos no detallan este proceso ni demuestran que sea viable. «Hay materiales candidatos para el manto y diseños de mantos, pero se necesitan muchos años-persona de ingeniería» para desarrollar un diseño práctico y ponerlo en una planta piloto, dice Hammer.
CFS confía en que podrá «producir tritio para operaciones y para futuras plantas de energía», dijo un portavoz de la empresa a Nature. «Sin duda, tenemos que construir más sobre esa base» establecida en estos documentos.
Elizabeth Gibney