El proyecto líder en el mundo para demostrar Viabilidad de la energía de fusión. La Agencia Internacional de Energía Atómica anunció un aplazamiento de cuatro años de sus principales pruebas, retrasándolas hasta 2039, con un coste de más de 5.000 millones de dólares. Ahora parece que es poco probable que el experimento del ITER, patrocinado por gobiernos de todo el mundo, sea la primera instalación de este tipo en lograr una hazaña conocida como ganancia neta: crear más energía a partir de una reacción de la que se pone directamente en ella. Pero los físicos dicen que el proyecto sigue siendo esencial para sentar las bases de la industria de la fusión nuclear del futuro.
“El retraso parece dramático, pero dentro de las comunidades físicas no creo que tenga mucho impacto”, dice Rachel McDermott, física del plasma en el Instituto Max Planck de Física del Plasma en Garching, Alemania. “El proyecto ITER seguirá siendo extremadamente relevante e importante, independientemente de cuándo se lance”, añade.
Persiguiendo la energía de fusión
Pero convencer a los financiadores de esto puede resultar difícil. El proyecto, que comenzó a construirse cerca de Saint-Paul-les-Durance en Francia en 2010, originalmente estaba previsto que estuviera operativo en 2016 y realizara los primeros experimentos para validar la energía de fusión nuclear en 2020. Los financiadores ya han comprometido alrededor de 22 mil millones de dólares para el proyecto. proyecto, incluyendo aportes de bienes y servicios. Ahora las empresas privadas de fusión nuclear dicen que esperan alcanzar los objetivos del proyecto antes de que el experimento público esté en marcha.
Parte del valor del proyecto ITER reside en su capacidad para compartir su experiencia con empresas privadas. Una ventaja de este retraso puede ser que empuja al proyecto ITER a involucrarse más con la industria, dice Melanie Windridge, física del plasma y directora ejecutiva de Fusion Energy Insights, una empresa de Londres que sigue los avances en la energía de fusión. “Esto obliga al ITER a decir que no puede conservar todo este conocimiento hasta el final del proyecto, porque hay empresas emergentes privadas que lo necesitan ahora”, añade.
El proyecto ITER también desempeña un papel importante en el establecimiento de cadenas de suministro e industrias de fusión en sus países miembros, añade. “No deberíamos vernos como nosotros y ellos”, afirma. “Todos aspiramos a alcanzar los mismos objetivos”.
Fuente de alimentación aplicable
Los experimentos de fusión como ITER tienen como objetivo aprovechar el fenómeno que alimenta el Sol, cuya energía proviene de la fusión de átomos de hidrógeno. Repetir este proceso en la Tierra puede conducir a… Proporcionar una fuente casi inagotable de energía limpiaPero es difícil crear las condiciones apropiadas para la integración y cosechar sus resultados.
En 2022, los científicos de la Instalación Nacional de Ignición de EE. UU. en Livermore, California, lograron crear un “plasma ardiente”, donde la fusión se alimenta del calor generado por la reacción en lugar de fuentes externas. Y así se convirtió El primero en lograr ganancias netas.Este proyecto pretende generar más energía a partir de la fusión que la utilizada para iniciar la reacción. Este proyecto logró utilizar láseres, una tecnología diferente a la utilizada en el proyecto ITER. Pero nadie ha logrado todavía lograr uno de los principales objetivos del proyecto ITER: crear un plasma de combustión duradera que produzca diez veces el calor de la inyección directa, lo que se considera ampliamente como una prueba de que la fusión podría convertirse en una fuente de energía viable. .
El retraso en la implementación del proyecto -una empresa conjunta entre China, la Unión Europea, India, Japón, Rusia, Corea del Sur y Estados Unidos- no era ningún secreto. A lo largo de las décadas, el proyecto ha estado plagado de una serie de retrasos, sobrecostos y problemas de gestión. En 2014, el director general saliente del proyecto, Osamu Motojima, dijo: naturaleza Cual El proyecto ITER no sobrevivirá si se pospone su fecha de inicio a 2025Por no hablar del año 2034.
La pandemia de COVID-19 ha obstaculizado la colaboración, y el desgaste de las piezas y las inconsistencias entre los componentes han requerido reparaciones importantes de los equipos. “No creo que nadie esperara que todo saliera tan bien, pero no estoy seguro de que esperáramos las inconsistencias”, dice McDermott.
Investigación rápida
Actual Director General del ITER, Pietro Barabaschi, nombrado en 2022Barabaski presentó detalles del cronograma actualizado en una reunión de la junta de toma de decisiones del proyecto el 20 de junio e informó a los periodistas el 3 de julio. Barabaski describió el retraso como una oportunidad para reorganizar los planes del proyecto ITER a la luz de los recientes acontecimientos en el campo de la energía de fusión. La operación inicial del proyecto se pospondrá nueve años, de 2025 a 2034. Pero el plan ahora es saltarse una fase inicial “bastante simbólica” y llegar “lo más rápido posible a una investigación real”, afirmó.
Esto significa utilizar una máquina más completa desde el principio. El tokamak del ITER, que utiliza imanes para comprimir plasma supercaliente de isótopos de hidrógeno en una forma circular, alcanzará su máxima potencia en 2036, sólo tres años más tarde de lo previsto. El pleno funcionamiento del reactor se ha retrasado cuatro años, de 2035 a 2039, cuando utilizará formas pesadas de hidrógeno, deuterio y uranio. Tritio radiactivo como combustible.Los nuevos planes incluyen el uso de un nuevo material, el tungsteno, en la construcción del muro frente a la fusión, porque se corroe menos rápidamente que el material de berilio que se planeó originalmente.
Pero el calendario revisado costaría alrededor de 5.000 millones de euros adicionales (5.400 millones de dólares), financiación que los estados miembros aún tienen que confirmar. Cuando se le preguntó cómo reaccionarían los financieros, Barabaski dijo: “Tendremos que esperar y ver”. Y añadió: “Mi impresión personal es que este proyecto cuenta con un apoyo muy fuerte por parte de los Estados miembros”.
Es probable que Estados Unidos, al menos, pueda cumplir sus compromisos con ITER, gracias a que el Departamento de Energía agregó una contingencia del 50% a su presupuesto en 2018, dice Carlos Paz Soldán, físico de plasma de la Universidad de Columbia en Nueva York.
Pago especial
Es probable que ahora los esfuerzos privados de fusión logren muchos de los hitos técnicos que se habían logrado anteriormente, dice Brandon Sorbohm, investigador en el campo de los imanes superconductores y cofundador de Commonwealth Fusion Systems (CFS), una subsidiaria del Instituto de Massachusetts de Technology (MIT) en Cambridge El proyecto ITER debería llegar primero a ella gracias a las inversiones y a los avances en física y ciencia de materiales.
Las empresas privadas, que han atraído inversiones por valor de 1.400 millones de dólares a nivel mundial en 2023, son optimistas sobre sus planes. En una encuesta realizada en 2023, el 65% de las empresas esperaba que la planta de fusión suministrara electricidad a la red en 2035. Pero Barabaski se muestra escéptico al respecto. Incluso si se demostrara que la fusión es factible hoy, dijo, “no creo que estemos en condiciones de implementarla comercialmente para 2040. Hay una gran brecha entre probar un proceso, por ejemplo, y implementarlo y hacerlo comercialmente viable”. “.
McDermott cree que el reactor SPARC (una versión compacta de la tecnología tokamak que están construyendo el MIT y el Centro de Investigación de Fusión Nuclear en Devens, Massachusetts) probablemente sea el proyecto que supere al ITER en términos de ganancia neta. Pero los científicos de la fusión nuclear también afirman que el ITER, como experimento, está diseñado para hacer cosas que las empresas comerciales no pueden hacer. Muchos aspectos de la física de la fusión nuclear dependen del tamaño, y las enormes dimensiones del ITER lo convierten en un banco de pruebas único para la física a escala de planta, afirma McDermott. ITER también brindará a los físicos la primera oportunidad de estudiar cómo grandes cantidades de núcleos de helio de rápido movimiento, generados por reacciones de fusión nuclear, interactúan durante largos períodos de tiempo para crear plasma en llamas.
Problemas futuros
La investigación del ITER también pretende resolver los problemas que algún día enfrentarán las centrales nucleares de fusión, pero muchas empresas privadas aún no se han tomado en serio estos problemas, afirma McDermott. Estos problemas incluyen probar formas de utilizar neutrones de fusión para producir más combustible de tritio, un recurso escaso, y estudiar cómo se deterioran los materiales en condiciones extremas dentro del reactor. En última instancia, el objetivo del ITER es generar diez veces más energía durante la fusión que la que se utiliza para calentar el plasma, pero no hay ningún plan para que el ITER utilice esta energía para generar electricidad, y los cálculos de ganancia neta sólo incluyen el calor directo, ningún otro. Fuentes de energía utilizadas en el experimento.
Windridge afirma que el proyecto ITER se ha vuelto más abierto a compartir con las empresas los conocimientos adquiridos mediante investigaciones financiadas con fondos públicos. El primer taller público y privado del proyecto en mayo estuvo más concurrido de lo que esperaban los organizadores. “Esta es una prueba de lo importante que es el trabajo del Proyecto ITER”, afirma.
Paz Soldán dice que si una empresa privada logra producir plasma quemado de manera sostenible y a un costo muy bajo en comparación con el tamaño, el costo y la complejidad del proyecto ITER, esto puede cambiar el compromiso de los financiadores con el proyecto ITER. “Creo que la propuesta de valor del proyecto ITER requeriría una reevaluación si esto sucediera”, añade, “pero no creo que ahora sea el momento de tener esa conversación”.