Un nuevo paso de gigante hacia la energía de fusión nuclear.
El futuro de la energía limpia parece estar a la vuelta de la esquina. Después de tres años de intenso trabajo de investigación y diseño, un equipo dirigido por científicos del MIT aumentó un gran electroimán superconductor de alta temperatura hasta que generó un campo magnético sin precedentes con una fuerza de 20 tesla, el campo magnético más poderoso de su tipo creado en la Tierra.
Los científicos del MIT están trabajando con Commonwealth Fusion Systems (CFS) respaldado por Bill Gates para desarrollar el imán de energía de fusión nuclear más fuerte del mundo que se probó en el MIT Plasma Science and Fusion Center en Cambridge, Massachusetts. Durante la prueba, produjo un fuerte campo magnético requerido para el proceso de fusión mientras consumía solo 30 vatios de energía.
La exitosa demostración, realizada el 5 de septiembre por primera vez, ayuda a resolver la mayor incertidumbre en la búsqueda para construir la primera planta de energía de fusión nuclear del mundo que pueda producir más energía de la que consume.
El avance allana el camino, dicen, para la tan buscada creación de centrales eléctricas prácticas, económicas y libres de carbono que podrían hacer una contribución importante para limitar los efectos del cambio climático global.
La fusión nuclear en los reactores modernos requiere la creación de un campo magnético de fusión muy potente para confinar el plasma. En este caso, cuanto mayor sea la intensidad del campo en la cámara, más estable será el plasma y, en consecuencia, será posible mantener la fusión de los núcleos durante más tiempo. El nuevo y poderoso imán, creado en el MIT, cuenta con un campo magnético récord que podría abrir la puerta a la fusión nuclear controlada.
Con la tecnología de imanes ahora demostrada con éxito, la colaboración MIT-CFS está en camino de construir el primer dispositivo de máquina de fusión nuclear del mundo que puede crear y confinar un plasma que produce más energía de la que consume. El dispositivo de demostración, llamado SPARC, está programado para completarse en 2025, según un comunicado del MIT. La principal innovación en el diseño de fusión MIT-CFS es el uso de superconductores de alta temperatura, que permiten un campo magnético mucho más fuerte en un espacio más pequeño.
Este diseño fue posible gracias a un nuevo tipo de material superconductor que estuvo disponible comercialmente hace unos años. La idea surgió inicialmente como un proyecto de clase sobre ingeniería nuclear. La idea parecía tan prometedora que continuó desarrollándose en las siguientes interacciones de esa clase, lo que llevó al desarrollo del concepto de planta de energía ARC a principios de 2015. SPARC, diseñado aproximadamente la mitad del tamaño del reactor ARC compacto, es una prueba un banco de pruebas de concepto antes de construir una planta de energía de tamaño completo.
Hasta ahora, la única forma de lograr los campos magnéticos colosalmente poderosos necesarios para mantener la fusión nuclear ha sido aumentar el tamaño de los imanes. Pero el nuevo material superconductor de alta temperatura de cinta plana logra un campo magnético más alto en un tamaño más pequeño, igualando el rendimiento que se lograría en un aparato 40 veces mayor en volumen utilizando imanes superconductores convencionales de baja temperatura.
El uso de los nuevos imanes superconductores de alta temperatura hace posible aplicar décadas de conocimiento experimental obtenido de la operación de experimentos de tokamak, incluida la propia serie Alcator del MIT. El nuevo enfoque utiliza un diseño bien conocido, pero reduce todo a aproximadamente la mitad del tamaño lineal y aún logra las mismas condiciones operativas debido al mayor campo magnético.
En esta última prueba, el nuevo imán de fusión se encendió gradualmente en una serie de pasos hasta que alcanzó el objetivo de un campo magnético de 20 teslas, la fuerza de campo más alta jamás obtenida para un imán de fusión superconductor de alta temperatura. El imán está formado por 16 placas apiladas juntas, cada una de las cuales sería por sí misma el imán superconductor de alta temperatura más poderoso del mundo.
“ Ahora soy genuinamente optimista de que SPARC puede lograr energía neta positiva, basada en el desempeño demostrado de los imanes ”, dice Maria Zuber, vicepresidenta de investigación del MIT. “ El siguiente paso es escalar, construir una planta de energía real. Todavía quedan muchos desafíos por delante, entre los que destaca el desarrollo de un diseño que permita una operación confiable y sostenida. Y al darse cuenta de que el objetivo aquí es la comercialización, otro gran desafío será económico. ¿Cómo diseña estas plantas de energía para que sea rentable construirlas e implementarlas? »
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