La energía de fusión no se extendería durante al menos una década.


Un avance de la fusión estadounidense podría cambiar el futuro energético del mundo

El avance de la fusión nuclear anunciado el martes fue un hito, la culminación de décadas de investigación.

Al mismo tiempo, la energía de fusión no aportará electricidad a ninguna red eléctrica durante al menos una década, según la mayoría de los observadores de la industria. Para llegar allí, es necesario que haya más avances tecnológicos que los que se celebraron el martes, y el dinero para financiarlos.

Justo después de la 1 a. m. del lunes 5 de diciembre, los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California realizaron un experimento exitoso para producir más energía a partir de una reacción de fusión nuclear que los láseres utilizados para impulsar la reacción.

“Recibimos 3,15 megajulios y pusimos 2,05 megajulios en el láser”, dijo el martes Mark Hermann, director de programas de Lawrence Livermore. “Esto no se ha hecho antes en ningún laboratorio de fusión en ninguna parte del mundo. Así que es muy emocionante”.

En un panel de discusión técnico que siguió al anuncio de prensa clave del martes, los científicos del panel relataron sus reacciones al enterarse de las noticias.

Tammy Ma, física de plasma láser en el laboratorio, estaba esperando en el aeropuerto cuando su jefe la llamó. “Me eché a llorar. Estaba saltando de un lado a otro de la sala de espera, loco”.

Herrmann dijo el martes que se necesitaron alrededor de 300 megajulios de energía de la red eléctrica para disparar el láser utilizado en el experimento. Esto equivale a lo que se incluye en unos dos galones y medio de gasolina.

Toda esa energía se destinó a una reacción de fusión láser que mostró una ganancia neta de alrededor de 1,1 megajulios, energía suficiente para hervir una tetera tal vez dos o tres veces.

“Este es un logro científico, no práctico”, dijo a CNBC Omar A. Hurricane, científico jefe de Lawrence Livermore.

Pero la cantidad de energía no es el punto. “Los láseres no están diseñados para ser efectivos”, dijo Herrmann. “Los láseres están diseñados para darnos la mayor cantidad de energía posible para hacer posibles estas condiciones increíbles”. “Entonces, hay muchos, muchos pasos que deben realizarse para llegar a la fusión inercial como fuente de energía”.

Esto se debe en parte a que la Instalación Nacional de Encendido, donde se llevó a cabo la demostración, tiene 20 años y fue construida con componentes tecnológicos fabricados en las décadas de 1980 y 1990. La tecnología láser ha avanzado significativamente desde entonces.

El motivo de la celebración fue simplemente que la energía alguna vez fue creada.

“Es emocionante porque demuestra que la fusión puede funcionar y abre la puerta a un mayor interés, inversión e innovación para convertir la fusión en una fuente de energía”, dijo Arthur Turrell, físico de plasma y autor de The Star Builders.

(LR) La subsecretaria de Energía para la Seguridad Nuclear de EE. UU., Jill Hroby; la Secretaria de Energía de los Estados Unidos, Jennifer Granholm; la directora del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, Kimberly Bodell; el Director de Políticas Científicas y Tecnológicas de la Casa Blanca, Arati Prabhakar; y el subdirector de programas de defensa de la NNSA, Marvin Adams, dan una conferencia de prensa para anunciar un hito importante en la investigación de la fusión nuclear, en el Departamento de Energía de EE. UU. en Washington, D.C., el 13 de diciembre de 2022. Los investigadores han logrado avances en el campo de la energía nuclear. Fusion, una tecnología que se considera una fuente de energía alternativa revolucionaria.

Olivier Dollery | Afp | imágenes falsas

La industria va a necesitar muchas primicias

El progreso está ocurriendo rápidamente, pero el alcance del problema es enorme.

Hace poco más de un año, en agosto de 2021, el mismo laboratorio logró otra hazaña que Hurricane describió como un “momento de los hermanos Wright”. Ese experimento logró la ignición por fusión en un ambiente controlado por primera vez, pero la energía total que se puso en la reacción fue menor que la que salió.

“Se dice que el plasma se enciende cuando la ganancia de energía debido a las reacciones de fusión supera toda la energía perdida, lo que resulta en un rápido aumento de la temperatura, la presión y el rendimiento de la energía de fusión. Anteriormente, esto solo se lograba en la detonación de armas nucleares”, explicó. Pravesh Patel, director científico de la startup de fusión Focused Energy y ex científico de Lawrence Livermore.

En esa prueba de 2021, la ganancia de potencia fue de 0,73. El experimento del 5 de diciembre fue la primera vez que se logró un aumento de potencia de más de 1,0, específicamente, un aumento de potencia de 1,5.

“¡Obtener cualquier cosa por encima de 1x es psicológico porque muestra que la fusión puede ser una fuente (neta) de energía!” Turrell le dijo a CNBC. “En otras palabras, este es el momento en que se logra> 1x que pasará a los libros de historia”.

Representación artística de 192 rayos láser disparados hacia el centro de la sala de destino en la Instalación Nacional de Ignición.

Cortesía de Damien Jemison en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore

Patel espera ver un aumento de energía de 4 o 5 del equipo en Lawrence Livermore eventualmente. La fusión comercial con láser requeriría un aumento de energía de 100 veces, dijo Patel.

Alcanzar este nivel requiere nuevas instalaciones y nuevos desarrollos técnicos para los componentes, como láseres eficientes bombeados por diodos.

“Eso requerirá avances en los llamados ‘conceptos avanzados’, como el encendido rápido o el encendido por choque, que están diseñados para obtener grandes ganancias. Estos conceptos requieren la construcción de nuevas instalaciones, por lo que un gran avance tomará hasta más adelante en la década”, dijo Patel. .

Moritz von der Linden, CEO de la startup Marvel Fusion, también enfatizó la importancia del nuevo láser.

“Los sistemas láser de generación de láser deben mostrarse en otras instalaciones o en instalaciones nuevas que pueden disparar fácilmente diez pulsos de láser por segundo con altas energías”, dijo Linden a CNBC en un comunicado. “Además, los objetivos deben tener una tasa de absorción de energía eficiente y ser masivos. -producible.” “. “Solo con objetivos mejorados y la última generación de sistemas láser se pueden demostrar las ganancias netas de energía: la próxima etapa verdaderamente revolucionaria. Ese será uno de los desafíos de ingeniería más difíciles que la humanidad pueda imaginar”.

Aquí, la unidad amplificadora aumenta la potencia del láser a medida que se dirige hacia la cámara objetivo en la Instalación Nacional de Ignición.

Imagen proporcionada por Damien Jemison en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore

La financiación debería aumentar significativamente

Aunque ha pasado más de una década desde que se comercializó la fusión, los inversionistas ya están invirtiendo dinero en el sector: la industria privada de fusiones ha visto una inversión de alrededor de $ 5 mil millones, según el grupo comercial de la industria, Fusion Industry Association, y más de la mitad. Desde el segundo trimestre de 2021.

La mayor parte de esa inversión se ha destinado a un enfoque diferente llamado fusión magnética, que utiliza un dispositivo en forma de rosquilla llamado tokamak. Solo alrededor de $ 180 millones se destinaron a la fusión por inercia, el enfoque que generalmente usa láser, según el director ejecutivo de Fusion Industry Association, Andrew Holland.

Independientemente del enfoque, el anuncio del martes es importante para la industria en su conjunto, según Dennis White, quien trabaja en el MIT y cofundador de Commonwealth Fusion Systems (CFS), una empresa emergente innovadora que trabaja con fusiones basadas en tokamak que ha recaudado más de $2. . mil millones.

“Si bien la preparación tecnológica de los tokamaks es mayor para los sistemas de energía, el avance anunciado ayer confirma científicamente que la energía neta se puede producir a través de combustibles de fusión”, dijo White a CNBC. “Así que este es un resultado importante para todos los esfuerzos de fusión”.

En septiembre, el Departamento de Energía anunció que se destinarían $50 millones para empresas privadas fusionadas en asociaciones público-privadas.

Este financiamiento es un paso crítico para que la fusión se vuelva comercial a fines de la década de 2000, dijo Patel a CNBC, como apuntan la mayoría de los observadores de la industria de fusiones, pero no es suficiente. Patel le dijo a CNBC que debe haber entre 10 y 100 veces la inversión “para acelerar el tiempo de comercialización de la fusión y reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles”.

Quizás la mayor crítica a la fusión es que llevará mucho tiempo conectarse para ayudar a responder al cambio climático.

Pero los participantes de la industria creen que una acción audaz puede tener éxito con el tiempo.

“En marzo, la Casa Blanca aprobó y lanzó un programa para trabajar con el sector privado para poner en marcha una ‘planta piloto’ con un plan nodal audaz”, dijo White a CNBC. “¿Por qué esta línea de tiempo? Bueno, si trabajas hacia atrás desde 2050, las matemáticas te dicen cuándo necesitas una planta piloto si quieres que una fusión desempeñe un papel en la lucha contra el cambio climático, según los tiempos de expansión requeridos. Esto será difícil, pero vale la pena intentarlo”.

¿Cómo cambia la energía nuclear?

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