Fusion Energy Advance es aclamado por una empresa emergente de Seattle

Zap Energy, una nueva empresa de energía de fusión que trabaja en un camino de bajo costo para producir electricidad comercialmente, dijo la semana pasada que había dado un paso importante para probar un sistema que sus investigadores creen que eventualmente producirá más electricidad de la que consume.

Ese punto se considera un hito en la resolución del desafío energético mundial mientras se aleja de los combustibles fósiles. Una industria global emergente compuesta por casi tres docenas de empresas emergentes y proyectos de desarrollo gubernamentales fuertemente financiados persigue una variedad de conceptos. Zap Energy, con sede en Seattle, se destaca porque su enfoque, si funciona, sería más simple y económico que lo que están haciendo otras compañías.

Las plantas de energía nuclear de hoy se basan en la fisión, que captura la energía liberada por la división de los átomos. Además del intenso calor, los subproductos del proceso incluyen desechos que permanecen radiactivos durante siglos. La fusión nuclear, por otro lado, replica el proceso que tiene lugar dentro del sol, donde las fuerzas gravitatorias fusionan átomos de hidrógeno en helio.

Durante más de medio siglo, los físicos han perseguido la visión de centrales eléctricas comerciales basadas en una reacción de fusión controlada, esencialmente embotellando el poder del sol. Tal planta de energía produciría muchas veces más electricidad de la que consume y sin subproductos radiactivos. Pero ninguno de los proyectos de investigación se ha acercado a la meta. Aún así, a medida que aumenta el temor al cambio climático, existe un creciente interés en la tecnología.

“Creemos que es fundamental que la fusión se convierta en parte de nuestra combinación energética”, dijo Benj Conway, presidente de Zap Energy.

Si bien muchos esfuerzos en competencia utilizan imanes potentes o ráfagas de luz láser para comprimir un plasma con el fin de iniciar una reacción de fusión, Zap está siguiendo un enfoque iniciado por físicos de la Universidad de Washington y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.

Se basa en un gas de plasma con forma, una nube de partículas energizadas que a menudo se describe como un cuarto estado de la materia, que se comprime mediante un campo magnético generado por una corriente eléctrica a medida que fluye a través de un tubo de vacío de dos metros. La técnica se conoce como “Z-pinch de flujo cortado”.

El enfoque de “pellizco” de Zap Energy no es nuevo. Es posible que se haya observado en los efectos de los rayos desde el siglo XVIII y se ha propuesto como un camino hacia la energía de fusión desde la década de 1930. Si bien los pinchazos ocurren naturalmente en los rayos y las erupciones solares, el desafío para los ingenieros es estabilizar las fuerzas eléctricas y magnéticas durante el tiempo suficiente en pulsos, medidos en una millonésima de segundo, para producir radiación para calentar una cortina circundante de metal fundido.

Brian Nelson, un ingeniero nuclear jubilado de la Universidad de Washington y director de tecnología de Zap Energy, dijo que la compañía había inyectado con éxito plasma en un núcleo de reactor experimental nuevo y más potente. Ahora está completando un suministro de energía que está diseñado para proporcionar suficiente energía para permitir que la empresa demuestre que es posible producir más energía de la que consume.

Si su sistema resulta viable, dicen los investigadores de Zap, será mucho más económico que los sistemas de la competencia basados ​​en confinamiento por imán y láser. Se espera que cueste aproximadamente lo mismo que la energía nuclear tradicional.

Los investigadores que intentaron el diseño Z-pinch encontraron imposible estabilizar el plasma y abandonaron la idea a favor del enfoque magnético, conocido como reactor Tokamak.

Los avances en la estabilización del campo magnético generado por el flujo de plasma realizados por físicos de la Universidad de Washington llevaron al grupo a establecer Zap Energy en 2017. La compañía ha recaudado más de $160 millones, incluida una serie de inversiones de Chevron.

Los recientes avances técnicos en los combustibles de fusión y en los imanes avanzados han llevado a un fuerte aumento de la inversión privada, según la Asociación de la Industria de la Fusión. Hay 35 empresas de fusión en todo el mundo, y la financiación privada ha superado los 4.000 millones de dólares, incluso de conocidos inversores en tecnología como Sam Altman, Jeff Bezos, John Doerr, Bill Gates y Chris Sacca. Gates y Sacca invirtieron en la ronda de financiación más reciente de Zap.

Pero todavía hay escépticos vocales que argumentan que el progreso en la investigación de la energía de fusión es en gran medida un espejismo y que es poco probable que las inversiones recientes se traduzcan en sistemas de fusión comerciales en el corto plazo.

El otoño pasado, Daniel Jassby, un físico de plasma jubilado de la Universidad de Princeton, escribió en un boletín de la Sociedad Estadounidense de Física que Estados Unidos estaba en medio de otra ronda de “fiebre de energía de fusión”, que ha ido y venido cada década desde la década de 1950. Argumentó que las afirmaciones hechas por empresas emergentes de que estaban en camino de construir con éxito sistemas que produjeran más energía de la que consumían no tenían base en la realidad.

“Que estas afirmaciones sean ampliamente creídas se debe únicamente a la propaganda efectiva de los promotores y portavoces del laboratorio”, escribió.

Los físicos y ejecutivos de Zap Energy dijeron en entrevistas la semana pasada que creían que estaban dentro de un año de demostrar que su enfoque era capaz de alcanzar el punto de equilibrio energético largamente buscado.

Si lo hacen, habrán tenido éxito donde una serie de esfuerzos de investigación, que se remontan a mediados del siglo pasado, han fracasado.

Los físicos de Zap Energy dijeron que habían defendido el poder de “escala” de su enfoque para producir un fuerte aumento de neutrones en una serie de artículos técnicos revisados ​​por pares que documentaron simulaciones generadas por computadora que pronto comenzarían a probar.

Una versión de planta de energía del sistema envolvería el núcleo del reactor en metal fundido en movimiento para capturar ráfagas de neutrones que generarían un calor intenso, que se convertiría en vapor que a su vez generaría electricidad.

Cada núcleo del reactor producirá alrededor de 50 megavatios de electricidad, aproximadamente lo suficiente para alimentar al menos 8.000 hogares, dijo Uri Shumlak, físico y profesor de la Universidad de Washington, cofundador de Zap Energy.

Su desafío técnico ahora es confirmar lo que han simulado por computadora, dijo. Eso incluirá garantizar que la sección de fusión Z-pinch del plasma permanezca estable y que puedan diseñar un electrodo que pueda sobrevivir en el intenso entorno de fusión del reactor.

El Sr. Conway dijo que esperaba que Zap pudiera probar su concepto rápidamente, a diferencia de los grandes esfuerzos de desarrollo de alto costo del pasado, que han sido como “construir un prototipo de iPhone de mil millones de dólares cada 10 años”.