El primer reactor de fusión nuclear podría entrar en funcionamiento en 2025



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El sueño puede estar a punto de hacerse realidad. Después de más de veinte años de arduo trabajo y resultados contradictorios, a las puertas del primer reactor de fusión nuclear viableque produce más energía de la que consume. Se basará en siete nuevas series de trabajos recién publicados en la revista Revista de física del plasmaEn 2025. Hasta entonces, si se llega a un reactor operativo, estaremos a un paso de poder generar grandes volúmenes de energía completamente limpia.

La gran diferencia entre los reactores de fisión nuclear existentes y los reactores de fusión es que el primero obtiene energía al romper (fisión) núcleos atómicos muy pesados ​​como el uranio. Romper la cohesión de estos núcleos libera una gran cantidad de energía.pero también radiación peligrosa.

La fusión nuclear, por otro lado, combina núcleos atómicos muy ligeros para formar otros más pesados. Cuando la masa de los átomos formados es menor que la de los átomos involucrados en su formación, el exceso de masa se convierte en energía, liberando una cantidad extraordinaria de luz y calor, y no se emite radiación. La fusión tampoco genera gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono y no crea otros contaminantes. Y combustible necesario, hidrógeno, suficiente en la Tierra para satisfacer las necesidades energéticas de toda la humanidad durante millones de años.

A imagen y semejanza de las estrellas

Fusionar hidrógeno es lo que hacen el Sol y muchas estrellas para obtener sus energías. Gracias a la enorme gravedad, los átomos de hidrógeno se combinan en sus corazones ardientes y crean helio, liberando la energía necesaria para mantener la vida en nuestro planeta en el proceso, entre otras cosas.

El principal problema al imitar este proceso aquí en la Tierra.En ausencia de la enorme gravedad del sol, se necesita una enorme cantidad de energía para obligar a los átomos a fusionarse, lo que ocurre a temperaturas de al menos 110 millones de grados. Los científicos saben desde hace mucho tiempo que tales reacciones nucleares, reacciones de fusión, pueden generar mucha más energía de la que necesitan. Sin embargo, hasta ahora el saldo ha sido negativo. Es decir, se utilizó más energía para desencadenar la fusión que la generada por el proceso en sí.

«Casi todos participamos en esta investigación», dice Martin Greenwald, físico de plasma del MIT y uno de los líderes en el desarrollo del nuevo reactor. porque estamos tratando de resolver un problema global realmente serio. Queremos generar un impacto en la sociedad. Necesitamos una solución al calentamiento global o la civilización misma estará en peligro. Parece que esta podría ser una solución. «

Otro problema que han tenido que afrontar en los últimos 20 años «.confinamiento de plasma«De hecho, no hay material en el planeta que pueda contener un material, plasma, por más de 100 millones de grados. Es por eso que la mayoría de los reactores de fusión experimentales usan un diseño ruso en forma de anillo» tokamak «, una nube de gas ionizado que es lo suficientemente potente como para mantener el plasma a temperaturas lo suficientemente altas para fusionarse «Tokamak» utilizando campos magnéticos.

Reactor SPARC puesto en servicio en 2025

El nuevo reactor experimental, llamado SPARC, está siendo desarrollado por científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y Commonwealth Fusion Systems. Si tiene éxito, SPARC sería el primer reactor que podría usar su propio calor Se produce en fusiones para mantener la fusión sin necesidad de inyectar energía adicional.

Sin embargo, nadie (excepto el Sol y las estrellas) ha podido aprovechar el poder de la fusión de plasma en una reacción controlada hasta ahora. Se necesita más investigación antes de que SPARC pueda tener éxito. El proyecto se inició en 2018,y comenzará a construirse el próximo junio y el reactor estará operativo en 2025, según los investigadores.

Esto significa que el proyecto de energía de fusión más grande de SPARC en el mundo, denominado Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER), diseñado en 1985, estará operativo mucho antes de que comenzara su construcción en Cadarache (Francia) en 2013 y no producirá energía. Reacción de fusión hasta al menos 2035.

MIT también utilizará el reactor imanes superconductores de nueva generación Los sensores de alta temperatura que han estado disponibles durante aproximadamente cinco años después de que se diseñó el ITER y pueden generar campos magnéticos mucho más fuertes y son mucho más pequeños y más baratos en reactores que el ITER.

Una forma de cambiar los recursos fósiles

Siete nuevos estudios que detallan el diseño del reactor explican que SPARC puede generar diez veces más energía de la que necesita para funcionar.

En realidad, el enorme calor de fusión generará vapor que se utilizará para impulsar una turbina y un generador eléctrico, como en muchas centrales eléctricas de hoy. «Las plantas de energía de fusión – explica Greenwald – podrían reemplazar gradualmente las plantas de combustibles fósiles existentes y no habrá necesidad de reestructurar las redes eléctricas«No encajan bien en el diseño actual de redes eléctricas, como en la energía solar o eólica».

Los investigadores esperan que las futuras plantas de energía de fusión inspiradas en SPARC puedan producir. Electricidad de 250 a 1000 megavatios. «En el mercado energético actual de Estados Unidos, las centrales eléctricas suelen generar de 100 a 500 megavatios», dice el investigador.

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