El auge de las empresas comerciales de fusión: Breve historia de la fusión

Co-autor: Richard Pearson - Asesor experto, Tecnología de la Energía de Fusión

La fusión nuclear es lo que impulsa las estrellas y crea muchos de los elementos que componen nuestro universo. Una reacción de fusión se produce cuando dos elementos superan las fuerzas fundamentales de la naturaleza para unirse bajo altas temperaturas y presiones. En el proceso se libera energía, que puede calcularse mediante la famosa ecuación de Einstein E=mc2. Se considera que la energía de fusión tiene un importante potencial para apoyar una economía de carbono cero debido a la gran cantidad de energía liberada en cada reacción, la abundancia de combustible (isótopos de hidrógeno), la ausencia de subproductos radiactivos de larga duración y la ausencia de emisiones de efecto invernadero. Sin embargo, imitar las condiciones de la fusión, recreando efectivamente una estrella en la Tierra, es un reto.

Durante gran parte del último siglo, los científicos han tratado de desentrañar los misterios de la fusión nuclear. Las reacciones de fusión no controladas que producen energía se demostraron en la Tierra en las pruebas de armas termonucleares de la década de 1950; sin embargo, lograr una reacción de fusión controlada que produzca energía ha seguido siendo desde entonces un objetivo científico importante. La mayor parte de la investigación y el desarrollo se han centrado en dos enfoques para lograr la fusión: la fusión por confinamiento magnético (MCF), que utiliza potentes imanes para contener y comprimir los combustibles de fusión en forma de plasma que luego se calienta, y la fusión por confinamiento inercial (ICF), donde los láseres dirigidos a un objetivo de combustible crean instantáneamente las condiciones para la fusión. Una variante del reactor MCF, el tokamak, que utiliza imanes para comprimir un plasma dentro de una cámara central en forma de dona (toroidal), demostró su éxito inicial y posteriormente se convirtió en el centro de la actividad de fusión en todo el mundo.

El proyecto ITER, una colaboración internacional en la investigación de tokamak, ha recibido la mayor atención en el mundo de la investigación sobre la fusión desde el cambio de milenio. El ITER ha sido un proceso importante para desarrollar la colaboración internacional en la investigación científica. Sin embargo, han surgido varios enfoques novedosos de la fusión que pueden avanzar más rápidamente y ofrecer opciones comercialmente competitivas dentro de dos décadas.

El auge de las empresas de fusión comercial

La aparición de nuevos conceptos de fusión y la mejora de la comprensión de la física del plasma condujeron a la creación de numerosas empresas de fusión comercial con financiación privada. Las empresas comerciales de fusión nuclear aparecieron por primera vez en la década de 2000(TAE Technologies, General Fusion, Tokamak Energy y otras), pero la inversión privada en fusión cobró fuerza a mediados de la década de 2010. Las nuevas empresas de fusión están explorando una amplia gama de enfoques conceptuales para la fusión, como el uso de imanes superconductores de alta temperatura para tokamaks y stellarators o mediante cañones de gas de proyectil de hipervelocidad para la implosión de objetivos. Otros están desarrollando conceptos de reactores totalmente únicos basados en un enfoque conocido como Fusión de Objetivos Magnetizados (MTF) -a veces conocido como Fusión Magneto-Inercial (MIF)- que reúne elementos de MCF e ICF.

Varios de los enfoques que ahora se exploran fueron teorizados o desarrollados hace varias décadas, pero estaban fuera de los programas de fusión principales, que se centraban principalmente en los tokamaks. El capital privado ha alterado este paradigma y, en febrero de 2020, la inversión de capital privado en empresas de fusión ascendía a unos 1.500 millones de dólares, con inversores como Jeff Bezos, Breakthrough Energy Ventures y otros. Estas empresas de financiación privada se han centrado en conceptos de fusión con potencial comercial y en el papel de la fusión para hacer posible una economía de carbono cero.

Clean Air Task Force (CATF) Mapa de fusión global

Hacia la fusión comercial

Aunque algunas empresas de fusión han hecho progresos considerables, todas están aún lejos de la comercialización y se centran en la producción de un plasma estable para demostrar la rentabilidad de la energía de fusión. Sin embargo, para que un reactor de fusión alcance la viabilidad comercial deben superarse varios retos adicionales de ingeniería y comercialización. Hasta la fecha, los desarrolladores de la fusión comercial han recibido muy poco apoyo financiero público. Los programas ARPA-E ALPHA, ARPA-E BETHE, INFUSE del Departamento de Energía, así como el Reactor Modular Avanzado (AMR) del Reino Unido han proporcionado cierto apoyo a los desarrolladores privados de fusión comercial. Sin embargo, será necesario un apoyo público mucho más amplio y profundo para lograr la comercialización en un plazo que pueda repercutir en los objetivos climáticos globales.

CATFEl proyecto de fusión nuclear de la Comisión Europea tiene como objetivo identificar los problemas de fusión poco explorados y la forma de aplicar un apoyo público y privado eficaz. Por ello, el proyecto de fusión de CATFbusca respuestas a lo siguiente:

• ¿Cuál podría ser el papel de la fusión nuclear para descarbonizar el sistema energético mundial?
• ¿Puede ser económica la energía de fusión nuclear?
• ¿A qué mercados debería dirigirse el desarrollo de la fusión comercial?
• ¿Cómo debe regularse la fusión nuclear comercial de forma segura?
• ¿La fusión nuclear comercial plantea riesgos de proliferación nuclear y, en caso afirmativo, cómo pueden abordarse?
• ¿Qué políticas y programas públicos podrían facilitar el desarrollo y la entrada en el mercado de la fusión nuclear comercial?
• ¿Cómo puede aplicarse de forma más eficaz la inversión pública y privada en la tecnología de fusión nuclear?
• ¿Qué problemas comerciales, como la fabricación de componentes, los materiales o los residuos, podrían limitar el despliegue de la fusión nuclear?