Nuestro trabajo
Energía de fusión
El potencial de una energía sin carbono y abundante
La fusión es una fuente de energía avanzada con potencial para producir energía abundante y sin emisiones en todo el mundo. Allanar el camino para la comercialización de la fusión podría permitirnos integrar esta fuente firme y libre de carbono en el mix energético, y potencialmente revolucionar la forma en que alimentamos la economía mundial.
¿Cómo funciona la energía de fusión?
La energía de fusión es un fenómeno natural, el mismo proceso que alimenta el Sol y ayuda a hacer posible la vida en la Tierra. En una reacción de fusión, dos núcleos ligeros se fusionan para formar un único núcleo más pesado cuando se dan las condiciones adecuadas de temperatura, densidad y duración. El proceso libera energía porque la masa total del núcleo único resultante es menor que la masa de los dos núcleos originales. La masa sobrante se convierte en energía siguiendo la famosa ecuación de Einstein (E=mc2).
La energía de fusión tiene el potencial de proporcionar:
- Siempre disponible, energía firme sin residuos radiactivos de alto nivel ni emisiones de gases de efecto invernadero.
- High energy outputs with a very small land footprint, and no meltdown risk, reducing siting barriers.
- Accesibilidad en todo el mundo, ya que no depende de recursos naturales regionales.
- Potencial de energía altamente competitivo, produciendo más energía por gramo de combustible que cualquier otro proceso de generación.
Pero los retos persisten:
- Avance tecnológico: Actualmente no disponemos de la tecnología comercializada para aprovechar esta prometedora fuente de energía. Para hacer realidad la fusión, debemos avanzar en diversas tecnologías de fusión y desarrollar y probar plantas de fusión en condiciones reales.
- Seguridad normativa: Necesitamos una normativa clara, específica y proporcionada que ofrezca un marco de referencia a los promotores.
- Cultivo de la industria y el mercado: Debemos establecer una industria mundial de la fusión con un mercado mundial. La industria de la fusión está floreciendo a medida que se crean nuevas empresas y start-ups en todo el mundo, y las colaboraciones y contratos internacionales evolucionan rápidamente.
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Nuestra visión
CATF imagina un mundo en el que la energía de fusión tenga una vía viable de desarrollo comercial, con potencial para transformar nuestra matriz energética mundial y reducir drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero.
Nuestros expertos en fusión se comprometen con líderes de la industria, gobiernos, empresas tecnológicas, laboratorios nacionales e inversores potenciales para abogar por la creación de un mercado global para la industria de la fusión con una regulación adecuada. Desempeñamos el papel fundamental de catalizador y coordinador para encontrar las lagunas existentes en el proceso de industrialización y regulación y establecer y dirigir estrategias para colmar esas lagunas.
Nuestro objetivo es crear una red que facilite la colaboración internacional, establezca conexiones comerciales tempranas, participe en la defensa de políticas e interactúe con los esfuerzos de comunicación pública para comercializar los sistemas de energía de fusión.
A través de nuestro análisis, pretendemos:
- Support increases in technology readiness levels (TRLs) and advance commercial demonstrations
- Highlight the need for reference schemes, regulatory frameworks, and infrastructure
- Contribute to the development of appropriate fusion energy policy
- Contribute to the development of a global fusion energy industry
- Propose solutions to overcome supply chain issues
- Add new tools and skills into the field for workforce development
- Explore alternate approaches to fusion
El camino a seguir
CATF está allanando el camino hacia la demostración mundial y el establecimiento de una industria de la energía de fusión en esta década.
Llevamos a cabo y encargamos estudios de mercado de la energía de fusión, evaluaciones de preparación tecnológica y análisis normativos, haciendo hincapié en las áreas de colaboración internacional. Como recurso objetivo e independiente para las partes interesadas en el sector de la fusión, estamos concienciando sobre el potencial de la energía de fusión, educando a los legisladores, a la industria y a la comunidad de ONG sobre su potencial, al tiempo que hacemos hincapié en el sector como una posible carrera profesional y una oportunidad de negocio para los proveedores de la cadena de suministro.
Technology development
Advance the technology readiness levels (TRL) of existing technologies, create international reference databases, facilitate the introduction of new tools into fusion development and support new fusion concepts.
De-risk
Provide guidance elements and resources that mitigate uncertainties in the deployment of fusion as a commercial source of energy.
Access industrial environments
Develop reference tools to analyze, develop, and integrate fusion within the energy mix prospect, including in net-zero emission scenarios and beyond.
Advocate
Position fusion as a climate technology needed in the net-zero industry while advocating for adequate policies that enable the development of fusion as a safe and commercially viable source of energy.
Conozca a los expertos
Meet our staff working on fusion energy.
Preguntas frecuentes sobre la energía de fusión
¿Qué es la energía de fusión?
La fusión nuclear se produce cuando uno o varios núcleos atómicos más ligeros se combinan para formar un núcleo más pesado, liberando energía. Esta reacción ocurre en la naturaleza: es el proceso que alimenta estrellas como el Sol, y gracias a la generación neta de energía de la fusión, es posible la vida en la Tierra.
¿Cuáles son las ventajas de la energía de fusión?
La energía de fusión ofrece claras ventajas como fuente de energía firme neta cero:
- Cero emisiones de carbono: A diferencia de los combustibles fósiles, la energía de fusión no emite gases de efecto invernadero durante el proceso de fusión. Con la transición a la energía de fusión, podemos reducir significativamente nuestra huella de carbono, preservar los recursos naturales y fomentar un medio ambiente más limpio para las generaciones futuras.
- Abastecimiento abundante de combustible: Las fuentes de combustible de fusión, como el deuterio y el tritio, pueden extraerse del agua de mar y son prácticamente inagotables. Con un amplio suministro de combustible, la energía de fusión ofrece seguridad energética a largo plazo y alivia la preocupación por la escasez de recursos.
- Seguridad y reducción de residuos: La fusión es autolimitante, lo que la hace intrínsecamente segura. Además, las máquinas de fusión se están adaptando para no generar residuos radiactivos de alto nivel, lo que convierte a la fusión en una opción energética responsable y sostenible.
- Requisitos mínimos de suelo: La fusión ofrece una mayor producción de energía por terreno utilizado sin requisitos de espacio significativos para el combustible o los residuos.
- Menor expansión de la transmisión: La menor huella de Fusión aumenta la idoneidad de ubicar las centrales cerca de los centros de demanda, reduciendo así la expansión de los sistemas de transmisión de larga distancia.
¿Cuáles son los distintos enfoques para aprovechar la energía de fusión?
Existen muchos enfoques diferentes para aprovechar el poder de la energía de fusión, y CATF fomenta el avance de todos los enfoques prometedores. He aquí algunos de los más destacados:
- Fusión por confinamiento magnético (MCF): El enfoque más destacado de la investigación de la fusión, la MCF implica el uso de potentes campos magnéticos para confinar y calentar el plasma a las temperaturas extremas necesarias para la fusión. Proyectos como ITER y SPARC (una máquina de fusión compacta desarrollada por el MIT y Commonwealth Fusion Systems) pretenden lograr reacciones de fusión sostenidas y allanar el camino para centrales eléctricas de fusión a escala comercial.
- Fusión de blanco magnetizado (MTF): Desarrollada en los años 70 por el programa de Reactores Navales Estados Unidos , la MTF se basa en un revestimiento metálico cilíndrico implosivo que comprime una configuración de plasma precalentado y magnetizado hasta que se alcanzan las condiciones termonucleares.
- Fusión por confinamiento inercial (ICF): En la ICF, los láseres de alta energía o los haces de partículas comprimen y calientan pequeñas pastillas de combustible para inducir la fusión. Este enfoque, ejemplificado por la National Ignition Facility (NIF) de Estados Unidos, pretende reproducir las condiciones que se dan en el núcleo de las estrellas. Aunque la ICF se enfrenta a retos técnicos, se está avanzando en la consecución de reacciones de ignición y fusión sostenida.
- Configuración de campo invertido: Las configuraciones de campo invertido, así como los espejos de campo invertido relacionados, ofrecen toroides compactos con poco o ningún campo magnético toroidal. Este enfoque se caracteriza por los plasmas beta elevados y su estabilidad macroscópica.
- Otras categorías de fusión: Los pellizcos magnéticos o eléctricos, el confinamiento electrostático inercial, la fusión catalizada por muones y otras formas de fusión de baja potencia también existen, a menudo en fases de desarrollo más tempranas que las categorías más conocidas.
¿Cuál es la diferencia entre fusión nuclear y fisión nuclear?
La fusión y la fisión son formas diferentes de convertir la energía en algo útil, como calor o electricidad. Ambas pueden generar energía con cero emisiones de carbono.
Energy is defined as the ability to do work. The categories of potential energy include kinetic, electrical, magnetic, nuclear, and gravitational. For each category, scientists have formulas to describe them. Fusion and fission both convert energy from atoms, but in opposite ways.
Fusion brings small nuclei so close that together that they fuse. Nuclei must be near enough that they can feel each other’s nuclear force. For fusion to occur, reacting nuclei must be very close to each other, within 10-10– 10-15 (a thousand trillionth) meter of one another. This is the same process that powers stars. The stars exploit their own gravity to create plasma conditions in their central regions where net fusion energy is generated. On Earth, fusion energy machines rely on other categories of energy to create similar conditions.
La fisión rompe los átomos, dividiendo los núcleos grandes en otros más pequeños. Un neutrón choca contra un átomo más grande, forzándolo a dividirse en dos átomos más pequeños, también conocidos como productos de fisión. También se liberan neutrones adicionales que pueden iniciar una reacción en cadena. Cuando cada átomo se divide se libera energía.
¿La fusión nuclear produce residuos?
Fusion does produce waste. However, efforts are underway to minimize, circularize, or eliminate waste from the fusion energy cycle as much as possible. Most of the concepts being developed include materials affected by tritium. Tritium is a low beta energy emitter and low risk when outside the human body. As an isotope of hydrogen, it is highly mobile and can displace hydrogen in a range of organic compounds that can be inhaled or ingested (see Boyer, 2009). Tritium occurs naturally in the environment in very low concentrations and it was widely dispersed into the atmosphere during weapons testing in the 1950’s and 1960’s. Accordingly, tritium release limits to the environment are stringent. As it is short-lived, tritiated waste will be 99% decayed within 82 years.
Also, reduced activation materials will result in low-level radioactive waste after 100 years of operation shutdown. Fusion–tailored Reduced Activation Ferritic Martensitic steels like EUROFER97 and F82H have been produced with this objective.
¿Es segura la fusión nuclear?
Yes, fusion energy can be safely commercialized. Fusion is self-limiting, meaning the machine generating it turns off as soon as it is not in control – making it inherently safe. This characteristic results from the dependable physics of magnetically confined plasma. Additionally, fusion energy machines create their fuel as they operate, so unlike fossil and fission plants, no large stockpile of fuel exists on site. They are designed in a way that does not produce highly radioactive, long-lived nuclear waste.
