Diseñan un reactor de energía de fusión más económico que una central eléctrica

Desde la década de los años 50 del siglo pasado, los científicos investigan en una fuente de energía ilimitada que podría acabar con los problemas energéticos del mundo: la fusión nuclear.

Básicamente, lo que intentan es reproducir un proceso –el mismo que activa a las estrellas- por el cual varios núcleos atómicos de carga similar se unen y forman un núcleo más pesado, liberando al hacerlo una cantidad enorme de energía.

En este camino, sin embargo, aún existen importantes escollos. Uno de ellos, conseguir que los reactores de fusión generen más energía de la que consumen. Este punto ha sido alcanzado este mismo año, por científicos del Livermore National Laboratory (LLNL) de Estados Unidos. Estos lograron, en una reacción de fusión, que esta liberara más energía que la que absorbió el combustible utilizado en el proceso.

Otro obstáculo importante para el desarrollo de la energía de fusión nuclear es el del coste de los sistemas de producción, pues los reactores de fusión no son lo suficientemente baratos como para superar a los sistemas que utilizan combustibles fósiles, como carbón o gas natural. Quizá este otro aspecto también haya sido ya resuelto.

Al menos eso es lo que afirma un equipo de investigadores de la Universidad de Washington (EEUU) que han diseñado un concepto de reactor de fusión –bautizado como dynomak- que, según ellos, cuando se aumente hasta alcanzar el tamaño de una central eléctrica grande, podrá rivalizar en costes con cualquier nueva central de carbón con una producción eléctrica similar.

“Ahora mismo, este diseño tiene el mayor potencial de producción económica de energía de fusión, entre todos los conceptos existentes”, afirma Tohmas Jarboe, uno de los autores del avance, en un comunicado de dicha Universidad.

En qué consiste

El diseño creado está basado en una tecnología ya existente (el confinamiento magnético) que permite generar un campo magnético dentro de un espacio cerrado.

En este, se mantienen confinados los núcleos atómicos a fusionar –en forma de plasma o gas ionizado en el que dichos núcleos se encuentran separados en iones y electrones-, durante el tiempo suficiente como para que se produzca la fusión entre ellos.

El reactor sería en gran medida autosuficiente, esto es, calentaría continuamente el plasma para mantener las condiciones termonucleares necesarias, aprovechando el calor que el propio reactor genera.

Así, “el medio en el que se genera la fusión” sería “el mismo hacia el que se dirige toda la corriente requerida para confinarla”, explican los investigadores. Por tanto, el nuevo diseño es del tipo “esferomak” (o toroide esférico), un sistema que genera los campos magnéticos imprescindibles para la fusión a base de dirigir las corrientes eléctricas hacia el plasma.

Reducción de tamaño y costes

El esquema ideado reduciría la cantidad de materiales necesarios para la fabricación de reactores, así como el tamaño de estos y su coste. Otros diseños, como el proyecto de reactor de fusión experimental que actualmente se está construyendo en Francia - llamado ITER - tienen que ser mucho más grandes porque se basan en bobinas superconductoras que circulan alrededor del exterior del dispositivo, para proporcionar un campo magnético similar.

Además, el diseño de la Universidad de Washington supondría un coste menor -más o menos una décima parte del coste del ITER- a pesar de que tendría una producción energética cinco veces mayor que la de este. Construir una planta de fusión con este diseño también saldría más barato (alrededor de 80 millones de euros) que construir una central eléctrica de carbón, según los cálculos de los científicos.

En este momento, el concepto de la UW tiene aproximadamente una décima parte del tamaño y de la potencia energética de un potencial producto final, que aún tardará años en llegar. Ya se ha probado con éxito, eso sí, la capacidad del prototipo para confinar el plasma de manera eficiente. Los científicos esperan que, a medida que se desarrolle más el diseño y el tamaño de los prototipos se vayan expandiendo, el plasma alcance mayor temperatura y se pueda obtener una producción significativa de energía de fusión.

Los resultados obtenidos hasta ahora serán presentados el próximo 17 de octubre en la la Conferencia de la Energía de Fusión de la Agencia Internacional de Energía Atómica, en San Petersburgo, Rusia.

Referencia bibliográfica:

D.A. Sutherland, T.R. Jarboe, K.D. Morgan, M. Pfaff, E.S. Lavine, Y. Kamikawa, M. Hughes, P. Andrist, G. Marklin, B.A. Nelson. The dynomak: An advanced spheromak reactor concept with imposed-dynamo current drive and next-generation nuclear power technologies. Fusion Engineering and Design (2014). DOI: 10.1016/j.fusengdes.2014.03.072.