El proyecto, llamado Spherical Tokamak for Energy Production (STEP), comenzó el año pasado con un valor inicial de £ 222 millones durante 5 años para desarrollar un diseño. La Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA), la agencia gubernamental que supervisa el esfuerzo, dice que la construcción podría comenzar tan pronto como 2032, con operaciones para 2040.
“Cualquier dispositivo nuevo es bienvenido porque aporta nuevos conocimientos”, dice Tony Donné, director de EUROfusion, el programa de fusión de la Unión Europea. Pero sospecha que STEP no será suficiente como generador de energía. "Mi impresión es que será más una instalación de prueba de componentes".
La carrera está en todo el mundo para construir el primer reactor de fusión que pueda generar un exceso de energía. La fusión fusiona isótopos de hidrógeno en un gas o plasma sobrecalentado, reflejando el proceso que impulsa a las estrellas. Las fuentes de combustible son relativamente abundantes y las preocupaciones por la radiación son leves en comparación con los reactores nucleares propulsados por fisión.
Pero como fuente de energía práctica, la fusión sigue siendo un sueño lejano. Requiere temperaturas de cientos de millones de grados. Para evitar que el plasma caliente toque y derrita su recipiente de contención, los ingenieros suelen utilizar potentes imanes que rodean tokamaks en forma de rosquilla. Pero ningún tokamak ha generado más energía a partir de la fusión que la que se utiliza para calentar el plasma. El tokamak ITER en Francia, que se completará en 2025 , será el primero en demostrar una ganancia de energía, aunque eso no sucederá hasta después de 2035 e incluso entonces, la energía de fusión no se utilizará para generar electricidad.
El PASO esférico se parecería más a una manzana sin corazón que a una rosquilla. Esto confiere más estabilidad en el plasma para que los operadores puedan alcanzar temperaturas más altas en un dispositivo más pequeño. Los tokamaks esféricos fueron pioneros en el Culham Center for Fusion Energy (CCFE) de UKAEA, con un dispositivo llamado Mega Amp Spherical Tokamak (MAST) Upgrade , y en los Estados Unidos en el Princeton Plasma Physics Laboratory con su dispositivo National Spherical Torus Experiment Upgrade . El Reino Unido espera ahora aprovechar esa experiencia con STEP, que tendría como objetivo generar 50 megavatios de energía eléctrica. “STEP es un paso lógico después de MAST Upgrade”, dice Donné.
El director de CCFE, Ian Chapman, dice que el pequeño tamaño de los tokamaks esféricos es una ventaja clave porque el mayor costo en el ITER de $ 25 mil millones son sus imanes gigantes. Con costos de capital tan bajos como unos pocos miles de millones de dólares, Chapman dice que STEP sería mucho más barato que ITER, necesario si la fusión alguna vez va a competir con las centrales eléctricas fósiles o renovables que se pueden construir por menos y generar cantidades comparables de energía.
Pero los tokamaks esféricos también tienen inconvenientes, dice Donné. El plasma denso y caliente en un dispositivo más pequeño castiga más los materiales, por lo que es posible que los componentes deban reemplazarse con más frecuencia. Y es poco probable que STEP sea capaz de producir tritio, uno de los dos isótopos de hidrógeno que alimentan el reactor. El tritio es radiactivo con una vida media de 12 años y los suministros mundiales son bajos. Un reactor en funcionamiento tendrá que generar su propio tritio rodeando el recipiente con parches de litio que producen tritio cuando son bombardeados por neutrones de la reacción de fusión. ITER será el primer intento de demostrar la cría de tritio. STEP, dice Donné, "no se pudo implementar el mejoramiento de tritio en tan poco tiempo".
Donné también sospecha que hay un elemento político en el impulso de STEP. CCFE también alberga el Joint European Torus, ahora el tokamak más grande del mundo, que se acerca al final de su vida útil. Su desaparición podría dejar a muchos investigadores de la fusión con tiempo en sus manos. El futuro del Reino Unido como socio del proyecto ITER también está en entredicho, si el país no firma un acuerdo comercial con la Unión Europea. Y la CCFE tiene a rivales del sector privado resoplando. Tokamak Energy, una startup del Reino Unido, está tratando de construir un tokamak esférico compacto para la producción de energía para 2030 y la startup estadounidense Commonwealth Fusion Systems tiene planes de comenzar a construir un reactor en funcionamiento similar para 2025.
Eso será de poca importancia para las comunidades que compiten por albergar STEP, quienes lo verán como una forma de atraer dinero y empleos a su región. Tienen hasta marzo de 2021 para postularse y deberán ofrecer 100 hectáreas de tierra, que serán examinadas por idoneidad geológica, acceso y otros criterios. UKAEA planea elegir un sitio para fines de 2022.
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