Ingenieros de la Universidad de Washington han diseñado un concepto de reactor de fusión que, en la escala de una central eléctrica, rivalizaría en costes con una nueva planta de carbón. También sería diez veces más barato y más eficiente que el ITER.
La fusión nuclear evita las emisiones de gases de invernadero, los residuos radiactivos de larga duración y es un suministro de combustible casi ilimitado. Pero hoy por hoy sus costes no son asumibles.
El nuevo diseño, dynomak, se presentará el 17 de octubre en la Conferencia de la Energía de Fusión de la Agencia Internacional de Energía Atómica, en San Petersburgo, Rusia.
"Ahora mismo, este diseño tiene el mayor potencial de producción de energía de fusión económica que cualquier concepto actual," dijo Thomas Jarboe, profesor de Aeronáutica y Astronáutica y profesor adjunto en Física de la Universidad de Washington (UW).
El reactor comenzó como un proyecto de clase planteado por Jarboe hace dos años. Posteriormente, Jarboe y el estudiante de doctorado Derek Sutherland - quien previamente trabajó en un diseño de reactor en el 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 lugar el tiempo suficiente para que se produzca la fusión, permitiendo que el plasma caliente reaccione y se queme. 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 calentaría un refrigerante que se utiliza para hacer girar una turbina y generar electricidad, similar a como funciona un reactor de potencia típico.
"Esta es una solución mucho más elegante, porque el medio en el que se genera la fusión es el medio en el cual también se está conduciendo toda la corriente requerida para limitarlo", dijo Sutherland.
Hay varias formas de crear un campo magnético, crucial para mantener un reactor de fusión en marcha. El diseño de la UW es conocido como un spheromak, lo que significa que genera la mayoría de los campos magnéticos mediante la conducción de corrientes eléctricas en el propio plasma. Esto reduce la cantidad de materiales necesarios y, de hecho, permite a los investigadores reducir el tamaño global del reactor.
Otros diseños, como el proyecto de reactor de fusión experimental ITER que actualmente se está construyendo en Francia, tiene que ser mucho más grande que el de la UW, porque se basa en bobinas superconductoras que circulan alrededor del exterior del dispositivo para proporcionar un campo magnético similar. Cuando se compara con el concepto de reactor de fusión en Francia, el de la Universidad de Washington es mucho menos costoso - más o menos una décima parte del costo de ITER - mientras produce cinco veces la cantidad de energía.
Los investigadores de la UW calcularon el costo de la construcción de una planta de energía con un reactor de fusión usando su diseño y lo compararon con la construcción de una central eléctrica de carbón. Utilizaron una métrica llamada overnight capital costs que incluye todos los gastos, en particular los correspondientes al inicio del proyecto. Una planta de energía de fusión que produce 1 gigavatio de potencia costaría 2.700 millones de dólares, mientras que una planta de carbón de la misma potencia costaría 2.800 millones, de acuerdo con su análisis.
En este momento, el concepto de la UW es aproximadamente una décima del tamaño y poder de su objetivo final, que queda a años de trabajo. Los investigadores han probado con éxito la capacidad del prototipo para sostener un plasma de manera eficiente, y mantener este proceso a medida que el dispositivo se hace más grande. Su trabajo ha sido publicado en Fusion Engineering and Design.