Fusión nuclear: reducir costos para vender electricidad

¿Puede la fusión ser lo suficientemente barata para competir con la red eléctrica?

La gran incógnita de la energía de fusión sigue sin resolverse: ¿cómo garantizar que el costo para iniciar la reacción de fusión no supere el precio al que se podrá vender la electricidad generada? Muchas empresas y grupos de investigación proponen soluciones, pero aún no hay una respuesta definitiva.

Dos enfoques: dispositivos gigantescos vs. diseños más económicos

Por un lado, compañías como Commonwealth Fusion Systems apuestan por reactores masivos con una inversión de cientos de millones de dólares. Esa confianza conlleva construir instalaciones grandes, pero sus dispositivos aún no han probado ser comercialmente rentables.

Por otro lado, startups más recientes buscan reducir costos con diseños alternativos. Una de ellas, Pacific Fusion, anunció resultados de experimentos en Sandia National Laboratories que, según la empresa, podrían eliminar componentes costosos de su arquitectura y reducir el precio final de la planta.

"La fusión puede generar electricidad 24/7 de forma familiar para los operadores de la red, si se logra reducir los costos iniciales", dijo Keith LeChien, cofundador y CTO de Pacific Fusion.

Qué es la fusión por confinamiento inercial impulsada por pulsos (ICF impulsada por pulsos)

Pacific Fusion persigue la fusión por confinamiento inercial (ICF), un enfoque similar al utilizado en el National Ignition Facility (NIF). La idea básica es comprimir cápsulas diminutas de combustible hasta provocar la fusión nuclear y liberar energía.

Mientras que el NIF usa láseres para iniciar la compresión, Pacific Fusion quiere usar pulsos eléctricos masivos que generan campos magnéticos. Estos campos rodean la cápsula —del tamaño aproximado de un borrador de lápiz— y la comprimen en menos de 100 mil millonesésimas de segundo, elevando su temperatura al punto de fusión.

El reto del impulso inicial: láseres, imanes y coste

Un desafío conocido de la ICF impulsada por pulsos es la necesidad de un impulso inicial para precalentar la cápsula. Tradicionalmente se han usado láseres o imanes para aportar ese pequeño porcentaje de energía (del orden del 5%–10%) antes de la compresión principal.

• Los láseres y sistemas magnéticos aumentan la complejidad del equipo.
• Mayor complejidad significa más costes de capital y mantenimiento.
• Eso complica vender la electricidad a precios competitivos frente a fuentes convencionales.

Resultados de los experimentos en Sandia

En Sandia, Pacific Fusion modificó el diseño del cilindro —o casing— que rodea la cápsula de combustible y ajustó la forma en que se entrega la corriente eléctrica. Antes del pulso principal, permitieron que una parte del campo magnético se filtrara al interior de la cápsula, precalentando el combustible.

Los ajustes incluyen variar el espesor del recubrimiento de aluminio alrededor de un blanco de plástico que contiene el combustible. Así se controla cuánto del campo magnético llega al centro antes de la implosión.

Según LeChien, estos cambios son sutiles y no requieren tolerancias extremas: "es parecido a la precisión que se usa en una vaina de bala de .22", un proceso industrial ya maduro. Además, la energía extra necesaria para permitir la filtración magnética es muy pequeña —mucho menos del 1% de la energía total del sistema—, por lo que el ahorro en complejidad es relevante.

Impacto potencial en costos y viabilidad

Eliminar el sistema magnético reduciría en cierta medida los requisitos de mantenimiento y coste. Sin embargo, la eliminación de láseres tendría un impacto mucho mayor en el precio final: los láseres de alta escala para precalentar este tipo de sistemas pueden superar los 100 millones de dólares.

Además de ahorrar en hardware, los experimentos ayudan a afinar las simulaciones y a cerrar el ciclo entre teoría y práctica: simular, construir, probar y validar. "Simular es fácil; construir y hacerlo funcionar es otra historia", afirmó LeChien.

¿Cuándo llegará la fusión comercial?

La mayoría de las startups de fusión apuntan a principios o mediados de la década de 2030 para encender su primera planta comercial. No obstante, el verdadero desafío será demostrar que el nivel de inversión inicial y los costes operativos permitirán vender electricidad a un precio competitivo en la red eléctrica.

Sobre el autor

Tim De Chant es periodista climático senior en TechCrunch y profesor en el programa de posgrado del MIT en Ciencias de la Escritura. Ha escrito para Wired, Chicago Tribune, Ars Technica y otras publicaciones. Puede contactarlo en [email protected].