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.
- Elevada producción de energía con una huella terrestre muy reducida y sin riesgo de fusión, lo que reduce los obstáculos para su ubicación.
- 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.
Lo último sobre la energía de fusión
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:
- Apoyar el aumento de los niveles de preparación tecnológica (TRL) y avanzar en las demostraciones comerciales.
- Destacar la necesidad de sistemas de referencia, marcos reglamentarios e infraestructuras
- Contribuir al desarrollo de una política adecuada en materia de energía de fusión
- Contribuir al desarrollo de una industria mundial de la energía de fusión
- Proponer soluciones para superar los problemas de la cadena de suministro
- Incorporar nuevas herramientas y competencias al ámbito del desarrollo de la mano de obra
- Explorar enfoques alternativos a la fusión
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.
Desarrollo tecnológico
Avanzar en los niveles de preparación tecnológica (TRL) de las tecnologías existentes, crear bases de datos de referencia internacionales, facilitar la introducción de nuevas herramientas en el desarrollo de la fusión y apoyar nuevos conceptos de fusión.
Reducción de riesgos
Proporcionar elementos de orientación y recursos que mitiguen las incertidumbres en el despliegue de la fusión como fuente comercial de energía.
Acceso a entornos industriales
Desarrollar herramientas de referencia para analizar, desarrollar e integrar la fusión en la perspectiva de la combinación energética, incluso en escenarios de emisiones netas cero y más allá.
Defensor
Posicionar la fusión como una tecnología climática necesaria en la industria net-zero al tiempo que se aboga por políticas adecuadas que permitan el desarrollo de la fusión como fuente de energía segura y comercialmente viable.
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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.
La energía se define como la capacidad de realizar un trabajo. Las categorías de energía potencial son la cinética, la eléctrica, la magnética, la nuclear y la gravitatoria. Para cada categoría, los científicos disponen de fórmulas que las describen. Tanto la fusión como la fisión convierten la energía de los átomos, pero de forma opuesta.
La fusión acerca tanto los núcleos pequeños que se fusionan. Los núcleos deben estar lo suficientemente cerca como para sentir la fuerza nuclear del otro. Para que se produzca la fusión, los núcleos que reaccionan deben estar muy cerca unos de otros, a menos de 10-10- 10-15 (una milmillonésima) metros de distancia. Es el mismo proceso que impulsa a las estrellas. Las estrellas aprovechan su propia gravedad para crear condiciones de plasma en sus regiones centrales, donde se genera la energía neta de fusión. En la Tierra, las máquinas de energía de fusión dependen de otras categorías de energía para crear condiciones similares.
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?
La fusión produce residuos. Sin embargo, sese están realizando esfuerzos para minimizar, circularizar, o eliminar los residuos del ciclo de la energía de fusión en la medida de lo posible. La mayoría de los conceptos que se están desarrollando incluyen materiales afectados por el tritio. El tritio es un emisor de energía beta baja y bajo riesgo cuando se encuentra fuera del cuerpo humano. Como isótopo del hidrógeno, es muy móvil y puede desplazar al hidrógeno en una serie de compuestos orgánicos que pueden ser inhalados o ingeridos (véase Boyer, 2009). El tritio se encuentra de forma natural en el medio ambiente en muy bajas concentraciones y se dispersó ampliamente en la atmósfera durante las pruebas de armamento de los años cincuenta y sesenta. En consecuencia, los límites de liberación de tritio al medio ambiente son estrictos. Al ser de vida corta, los residuos tritiados se desintegrarán en un 99% en un plazo de 82 años.
También, materiales de activación reducidos resultará en bajo-radiactivos de bajo nivel después de 100 años de parada. Fusión-Los aceros ferríticos martensíticos de activación reducida a medida como EUROFER97 y F82H han sidoen producido con este objetivo.
¿Es segura la fusión nuclear?
Sí, la energía de fusión puede comercializarse de forma segura. La fusión es autolimitante, es decir, la máquina que la genera se apaga en cuanto deja de estar bajo control, lo que la hace intrínsecamente segura. Esta característica es el resultado de la física fiable del plasma confinado magnéticamente. Además, las máquinas de energía de fusión crean su combustible a medida que funcionan, por lo que, a diferencia de las centrales fósiles y de fisión, no existen grandes reservas de combustible in situ. Están diseñadas de forma que no producen residuos nucleares altamente radiactivos y de larga vida.
