¿Los electroimanes definitivos para la fusión nuclear?

Un largo y detallado análisis de los resultados de una activación experimental de una nueva clase de electroimán superconductor confirma la eficiencia de este y su idoneidad como pieza clave en un reactor de fusión nuclear.

La fusión nuclear es un proceso del todo distinto a la fisión nuclear. La fisión, que es la que han venido empleando las centrales nucleares, consiste en fragmentar núcleos de átomos, y conlleva la emisión de mucha radiactividad. En cambio, la fusión nuclear, que es la que hace funcionar a las estrellas, consiste en juntar núcleos de átomos, y no acarrea la gran problemática de la radiactividad de las centrales nucleares. La fusión nuclear puede, por tanto, ser vista como una alternativa relativamente limpia a la muy contaminante fisión nuclear.

El citado análisis detallado de los electroimanes, construidos por Commonwealth Fusion Systems y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, confirma que dichos electroimanes cumplen con los requisitos necesarios para lograr una planta de producción de electricidad basada en la fusión nuclear y económicamente rentable.

El experimento se llevó a cabo el 5 de septiembre de 2021. En las horas previas al amanecer de ese día, los ingenieros lograron un importante hito en los laboratorios del Centro de Ciencia del Plasma y de Fusión del MIT, cuando el nuevo tipo de electroimán, hecho de un material que es superconductor a una temperatura superior (253 grados centígrados bajo cero) a la que necesitan otros materiales y que suele estar muy cerca (269 grados centígrados bajo cero) del cero absoluto (273,15 grados centígrados bajo cero, la temperatura más baja que permiten las leyes de la física). Aunque la diferencia de temperatura es de tan solo 16 grados, basta para facilitar mucho las cosas en el nuevo electroimán.

En el Centro de Ciencia del Plasma y de Fusión, dependiente del MIT, el nuevo tipo de electroimán alcanzó 20 teslas, logrando así el récord mundial de fuerza de campo magnético generado por un electroimán de grandes dimensiones. (Imagen: Gretchen Ertl / MIT. CC BY-NC-ND 3.0)

La nueva clase de electroimán superconductor alcanzó 20 teslas, logrando así el récord mundial de fuerza de campo magnético generado por un electroimán de grandes dimensiones. Ese valor de 20 teslas es el que necesita un reactor de fusión nuclear que genere bastante más energía que la que consume, y que resulte comercialmente viable.

La prueba de encendido fue inmediatamente declarada un éxito, al haber cumplido todos los objetivos de funcionamiento requeridos por el diseño del nuevo reactor de fusión, bautizado como SPARC, para el que los electroimanes del nuevo tipo son una tecnología decisiva.

De todos modos, aún faltaba una parte extensa y tediosa del trabajo. Durante los meses siguientes, el equipo de Dennis Whyte, del MIT, desmontó e inspeccionó los componentes del electroimán, analizó los datos de cientos de instrumentos que registraron los detalles del experimento, y realizó dos pruebas adicionales en el mismo electroimán, llevándolo finalmente a su límite de aguante, para conocer los detalles de las cosas que pueden ir mal.

Toda esta labor ha culminado ahora en un informe minucioso publicado en seis partes en la revista académica IEEE Transactions on Applied Superconductivity.

El informe describe el diseño y la fabricación del electroimán y el equipamiento necesario para evaluar su rendimiento, así como las lecciones aprendidas durante este tiempo. En general, las predicciones de los modelos informáticos se cumplieron con precisión, y ha quedado demostrado que el nuevo tipo de electroimán podrían servir de base para una central eléctrica de fusión nuclear.

Antes de la demostración del nuevo electroimán, los mejores electroimanes superconductores disponibles eran lo bastante potentes para que se lograse generar energía con la fusión nuclear, pero solo a tamaños y costes que nunca podrían resultar prácticos ni económicamente viables.

Cuando el experimento triunfó, demostrando el excelente rendimiento del nuevo y mucho más pequeño electroimán, el coste por vatio de un reactor de fusión se redujo por un factor de casi 40, en un día. (Fuente: NCYT de Amazings)