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14 de Octubre de 2019
Energía nuclear

Hacia el primer reactor de fusión comercial

El Reino Unido da luz verde al diseño de STEP, un ambicioso prototipo de central de fusión nuclear qua aspira a entrar en funcionamiento en 2040.

Esquema del futuro tokamak del proyecto internacional ITER, actualmente en construcción en el sur de Francia. [ITER Organization]

El Reino Unido ha entrado en la carrera por construir el primer reactor de fusión comercial del mundo. A tal fin, el Gobierno británico anunció el pasado 3 de octubre una dotación de 200 millones de libras (230 millones de euros).

Aunque hasta ahora ninguna instalación de este tipo ha conseguido generar más energía de la que se necesita para arrancar la reacción, varios Gobiernos de todo el mundo ya están estudiando cómo poner en marcha un reactor comercial. Tanto el diseño como el calendario de la propuesta británica la convierten en una de las más ambiciosas.

«No sé si será suficiente, pero es una verdadera cantidad de dinero», opina Tim Luce, científico jefe de ITER, el mayor experimento de fusión nuclear del planeta, actualmente en construcción en el sur de Francia y respaldado por una colaboración internacional. Si el dinero se destina a crear prototipos de los elementos clave del reactor, ello supondrá un «muy buen comienzo» para el Reino Unido, añade el experto.

Durante los próximos cuatro años, los científicos del Centro Culham para la Energía de Fusión, situado cerca de Oxford, perfilarán el diseño del futuro Tokamak Esférico para la Producción de Energía (STEP, por sus siglas en inglés), una instalación que aspira a generar cientos de megavatios netos y que entraría en funcionamiento a principios de la década de 2040.

Si tras la fase de diseño el proyecto recibe luz verde, la factura ascendería a miles de millones de libras. «Es ambicioso y atrevido, pero creo que un programa de fusión tiene que serlo», señala Howard Wilson, director del programa STEP en la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA).

La fusión nuclear de hidrógeno en helio (el mismo proceso que produce energía en el Sol) promete un suministro casi ilimitado de energía limpia. Sin embargo, hasta hoy ninguna instalación ha logrado alcanzar el nivel de calor y confinamiento necesarios para que la reacción genere más energía que la que hace falta para ponerla en marcha. El experimento ITER se propone conseguirlo en 2035. El objetivo de STEP es ir más allá y construir una instalación que pueda aprovechar en forma de electricidad la energía producida. Solo si ITER tiene éxito sabrán los científicos si un prototipo comercial como STEP será realmente viable.

Diseño compacto

Al igual que ITER, la instalación británica se basaría en un diseño de tipo tokamak. Estos reactores emplean campos magnéticos para confinar un plasma de deuterio y tritio (isótopos pesados del hidrógeno) a temperaturas y presiones extremas. No obstante, mientras que el tokamak de ITER tendrá forma de rosquilla, STEP usará un método ensayado en el Reino Unido desde los años noventa y que mantiene el plasma en una geometría más compacta, con forma de manzana descorazonada.

Los científicos esperan que la instalación, de apenas unos 10 metros de diámetro, resulte más económica. Sin embargo, su reducido tamaño podría también causar problemas, como el relativo a controlar temperaturas extremas en un espacio menor.

Anne White, física de plasmas del Instituto de Tecnología de Massachusetts, opina que construir un tokamak más compacto es una opción arriesgada. Los expertos confían en que el tokamak de ITER funcionará según lo previsto, ya que su diseño ha sido ampliamente estudiado. Pero para los tokamaks esféricos persisten muchas incógnitas, explica la investigadora. «Eso significa que hay más riesgo; aunque, por otro lado, también significa que puede haber más por descubrir y quizá por optimizar.»

El Reino Unido no es el único país que aspira a construir un reactor de fusión comercial. Una propuesta china, el Reactor de Pruebas de Ingeniería de Fusión Chino (CFETR), podría entrar en funcionamiento en 2035. Y DEMO, el sucesor europeo de ITER, está previsto para la década de 2050. De manera paralela, varias empresas de todo el mundo llevan un tiempo intentando conseguir diseños aún más compactos.

Planes de futuro

La nueva financiación para STEP se añade a los 20 millones de libras anunciados en octubre del año pasado por la entonces primera ministra británica Theresa May, lo que supuso el primer año de diseño. Tras 2024, las siguientes fases de desarrollo requerirían inversión tanto pública como privada, apunta Ian Chapman, directivo del Centro Culham y de la UKAEA.

El futuro papel del Reino Unido en ITER sigue siendo incierto, ya que la adhesión del país al proyecto tiene lugar a través de Euratom, el organismo europeo para la investigación nuclear, el cual el Gobierno británico tiene previsto abandonar cuando el país salga de la UE.

Durante más de 30 años, el centro Culham ha acogido el Toro Conjunto Europeo (JET), un tokamak financiado por la UE que está probando tecnologías de combustible para ITER. Aunque el Gobierno británico ha declarado que espera encontrar la manera de seguir formando parte de ITER, la inversión en STEP ayuda a asegurar un futuro para la larga experiencia del país en investigación sobre fusión nuclear, señala Luce. «Para obtener un retorno de la inversión en ITER, los países necesitan experiencia nacional y tener un camino por delante», añade.

Con todo, Chapman insiste en que el objetivo de STEP no es que el Reino Unido se desmarque para conseguirlo solo. Cada uno de los siete socios de ITER (China, la Unión Europea, India, Japón, Corea del Sur, Rusia y Estados Unidos) está trabajando en el diseño de reactores comerciales, en la construcción de cadenas de suministro y en el desarrollo de conocimiento nacional para explotar la siguiente fase, afirma. «No deberíamos ver STEP como un intento de dar la espalda a la colaboración internacional», concluye.

Elizabeth Gibney/Nature News

Artículo original traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Nature Research Group.

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