Sin emisiones de gases de efecto invernadero, ni longevos residuos
radiactivos y con un suministro de combustible prácticamente ilimitado,
la energía de fusión parece demasiado buena para ser verdad. Hasta
ahora, los diseños de energía de fusión no eran lo suficientemente
baratos como para superar a los sistemas que utilizan combustibles
fósiles, como los de carbón o gas natural.
Sin embargo, la Universidad de Washington (UW) pretende que eso cambie. Sus investigadores han realizado un diseño de un reactor de fusión que, escalado al tamaño de una central eléctrica grande, podría competir en costes con una nueva central de carbón con una producción eléctrica similar.
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| Fuente: washington.edu |
El equipo publicó su diseño del reactor y su análisis de costes la primavera pasada y presentó sus resultados el 17 de octubre en el Congreso de la energía de fusión de la Agencia Internacional de la Energía Atómica, en San Petersburgo, Rusia.
El reactor de la UW, llamado dynomak, comenzó como un proyecto de clase hace dos años. Cuando la clase acabó, el profesor Thomas Jarboe y el estudiante de doctorado Derek Sutherland, que había trabajado anteriormente en un diseño de reactor del Instituto de Tecnología de Massachusetts, continuaron desarrollando y perfeccionando el concepto.
El diseño se basa en la tecnología existente y crea un campo magnético dentro de un espacio cerrado para mantener el plasma en su sitio el tiempo suficiente como para que se produzca la fusión, permitiendo que el plasma caliente reaccione y arda. El reactor en sí sería en gran medida autosuficiente, lo que significa que podría calentar continuamente el plasma para mantener las condiciones termonucleares. El calor generado por el reactor calienta un refrigerante que se utiliza para hacer girar una turbina y generar electricidad, similar a cómo funciona un reactor de energía típico.
El diseño de la UW es de tipo esferomak, lo cual significa que genera la mayoría de los campos magnéticos dirigiendo corrientes eléctricas hacia al plasma en sí. Esto reduce la cantidad de materiales necesarios y permite a los investigadores reducir realmente el tamaño global del reactor.
Con fondos del Departamento de Energía de Estados Unidos, el equipo de la UW, dirigido por el físico Thomas Jarboe, ha generado una energía de fusión de decenas electronvoltios en un reactor de pequeña escala conocido como HIT-Si3. Ahora los investigadores están intentando conseguir entre 8 y 10 millones de dólares más para construir un reactor de prueba el doble de grande. Si los modelos informáticos son correctos, ese reactor, llamado HIT-SiX, produciría temperaturas del orden de cientos de electronvoltios.
Actualmente, el diseño de reactor de la UW todavía tiene una décima parte del tamaño y de la energía de salida de un producto final, que aún está a años de distancia. No obstante, los investigadores han probado con éxito la capacidad del prototipo para contener un plasma de forma eficaz y, a medida que desarrollen y expandan más el tamaño del dispositivo, podrán pasar a un plasma de mayor temperatura y obtener una producción de energía de fusión significativa.
El equipo ha solicitado las patentes del diseño de reactor y planea continuar con el desarrollo y la ampliación de sus prototipos.
Comparación con una central eléctrica de carbón
Los investigadores de la UW calcularon el coste que supondría construir una central de energía utilizando el diseño de su reactor de fusión y lo compararon con la construcción de una central eléctrica de carbón.
Según su análisis, una central eléctrica de fusión capaz de producir 1 gigavatio (1.000 millones de vatios) de energía cuesta 2.700 millones de dólares, mientras que una central de carbón con la misma producción costaría 2.800 millones. Es decir, por primera vez, un reactor de fusión podría ser más barato que una central de carbón.
Comparación con otros proyectos
Otros diseños, como el proyecto experimental de reactor de fusión que se está construyendo actualmente en Francia -llamado ITER– son mucho más grandes que el de la UW porque utilizan bobinas superconductoras que circulan alrededor del dispositivo para proporcionar un campo magnético similar.
El proyecto ITER, basado en el diseño ruso tokamak, tiene un coste estimado de más de 50 mil
millones de dólares y una fecha límite para los primeros experimentos
fijada para 2027.
En comparación con el concepto de reactor de fusión de Francia, el de la UW es mucho más barato -alrededor de una décima parte del coste de ITER- y produce cinco veces más energía.
Una aproximación diferente: Helion Energy
Otro equipo de investigadores de la UW ha estado trabajando en una nueva aproximación a la energía de fusión y algunos de sus miembros han puesto en marcha una iniciativa comercial llamada Helion Energy.
Helion ha recibido recientemente el apoyo de capital riesgo de Mithril Capital y YCombinator; y también ha realizado progresos técnicos.
«Hemos aumentado nuestras temperaturas demostradas de plasma a más de 5 KeV [5.000 electronvoltios] y seguimos trabajando en la ingeniería de hardware de nuestra próxima máquina», señaló el CEO de Helion, David Kirtley, para NBC News.
Kirtley afirmó que el punto de equilibrio podría llegar en tres años y que la compañía podría generar electricidad y tener ingresos en seis años.
Fuente: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0920379614002518
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