El Reino Unido busca emplazamiento para la primera central eléctrica de fusión del mundo

Un tokamak esférico del Reino Unido tiene como objetivo generar 50 megavatios de energía de fusión cuando entre en funcionamiento en 2040. AUTORIDAD DE ENERGÍA ATÓMICA DEL REINO UNIDO

Por Daniel Clery / Dic 2,2020, a las 10:45

Traducido por L. Domenech

El gobierno del Reino Unido invitó hoy a comunidades de todo el país a ofrecer voluntariamente un sitio para un prototipo de reactor de fusión, que sería el primero, se espera, en poner electricidad en la red. El proyecto, llamado Spherical Tokamak for Energy Production (STEP), comenzó el año pasado con una inversión inicial de £ 222 millones durante 5 años para desarrollar un diseño. La Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA), la agencia gubernamental que supervisa el esfuerzo, dice que la construcción podría comenzar tan pronto como en 2032, estando operativo para 2040. "Cualquier dispositivo nuevo es bienvenido porque aporta nuevos conocimientos", dice Tony Donné, director de EUROfusion, el programa de fusión de la Unión Europea. Pero sospecha que STEP no funcionará como generador de energía. "Mi impresión es que será más bien una instalación de prueba de componentes". La carrera está abierta en todo el mundo para construir el primer reactor de fusión que pueda generar un exceso de energía. La fusión fusiona isótopos de hidrógeno en un gas o plasma sobrecalentado, reflejando el proceso que impulsa a las estrellas. Las fuentes de combustible son relativamente abundantes y las preocupaciones por la radiación son leves en comparación con los reactores nucleares propulsados ​​por fisión.

Pero como una fuente de energía práctica, la fusión continúa siendo un sueño lejano. Requiere temperaturas de cientos de millones de grados. Para evitar que el plasma caliente de tocar y fundir su recipiente de contención, los ingenieros utilizan típicamente potentes imanes en los tokamaks en forma de rosquilla envolvente. Pero ningún tokamak ha generado más energía a partir de la fusión que la que se utiliza para calentar el plasma. El tokamak ITER en Francia, que se completará en 2025, será el primero en demostrar una ganancia de energía, aunque eso no sucederá hasta después de 2035 e incluso entonces, la energía de fusión no se utilizará para generar electricidad. El STEP esférico se vería más como una manzana sin corazón que como un donut. Esto confiere más estabilidad en el plasma para que los operadores puedan alcanzar temperaturas más altas en un dispositivo más pequeño. Los Tokamak esféricos han sido pioneros en el Centro Culham de UKAEA de la Energía de Fusión (CCFE), con un dispositivo llamado el Mega Amp esférico Tokamak (MAST), y en Estados Unidos en el Laboratorio de Física de Plasma de Princeton con su Dispositivo de actualización del experimento National Spherical Torus. El Reino Unido espera ahora aprovechar esa experiencia con STEP, que tendría como objetivo generar 50 megavatios de energía eléctrica. “STEP es un paso lógico después de MAST Upgrade”, dice Donné.

La Directora CCFE Ian Chapman dice que el pequeño tamaño de los tokamak esféricos es una ventaja clave porque el mayor costo de los $ 25 billones del ITER se va en sus gigantescos imanes. Con una reducción de los costos de capital de tan solo unos mil millones de dólares, dice Chapman STEP sería mucho más barato lo que necesitaría el ITER, así la fusión está cada vez mas cerca de competir con los combustibles lfósiles o las centrales de energía renovables que se pueden construir por menos y generan cantidades comparables de energía. Pero los tokamaks esféricos también tienen inconvenientes, dice Donné. El plasma denso y caliente en un dispositivo más pequeño castiga más los materiales, por lo que es posible que los componentes deban reemplazarse con más frecuencia. Y es poco probable que STEP sea capaz de producir tritio, uno de los dos isótopos de hidrógeno que alimentan el reactor. El tritio es radiactivo con una vida media de 12 años y los suministros mundiales son bajos. Un reactor en funcionamiento tendrá que generar su propio tritio rodeando el recipiente con parches de litio que producen tritio cuando son bombardeados por neutrones de la reacción de fusión. ITER será el primer intento de demostrar la cría de tritio. STEP, dice Donné, "no podría implementar el mejoramiento de tritio en tan poco tiempo". Donné también sospecha que hay un elemento político en el impulso de STEP. CCFE también alberga el Joint European Torus, el hasta ahora tokamak más grande del mundo, que se acerca al final de su vida útil. Su desaparición podría dejar a muchos investigadores de la fusión sin trabajo. El futuro del Reino Unido como socio en el proyecto ITER también está en duda, si el país no firma un acuerdo comercial con la Unión Europea. Y CCFE tiene a rivales del sector privado siguiéndole de cerca. Tokamak Energy, una startup del Reino Unido, está tratando de construir un tokamak esférico compacto para la producción de energía para 2030 y la startup estadounidense Commonwealth Fusion Systems tiene planes para comenzar a construir un reactor similar para que entre en funcionamiento en 2025. Eso será de poca importancia para las comunidades que compiten por albergar STEP, quienes lo verán como una forma de atraer dinero y empleos a su región. Tienen hasta marzo de 2021 para postularse y deberán ofrecer 100 hectáreas de tierra, que serán examinadas por idoneidad geológica, acceso y otros criterios. UKAEA planea elegir un sitio para fines de 2022.

El artículo original se puede leer en inglés en Science