La energía de fusión aún está a décadas y miles de millones de dólares de poder comercializarse.
El avance de la fusión nuclear anunciado el martes fue un evento histórico que culminó décadas de investigación. Al mismo tiempo, la energía de fusión no contribuirá con electricidad a ninguna red eléctrica durante al menos una década, según la mayoría de los observadores de la industria. Para llegar allí, tendrá que haber muchos más avances técnicos más allá de lo que se celebró el martes, y el dinero para financiarlos.
Justo después de la 1 am del lunes 5 de diciembre, los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California ejecutaron un experimento exitoso para producir más energía a partir de una reacción de fusión nuclear que la que entró en los láseres utilizados para impulsar la reacción.
“Obtuvimos 3,15 megajulios, pusimos 2,05 megajulios en el láser”, dijo Mark Herrmann, director de programas de Lawrence Livermore, el martes. “Eso nunca se ha hecho antes en ningún laboratorio de fusión en ninguna parte del mundo. Así que es súper emocionante”.
En una mesa redonda técnica después del principal anuncio de prensa del martes, los científicos del equipo relataron sus reacciones al enterarse de la noticia.
Tammy Ma , una física de plasma láser en el laboratorio, estaba esperando en un aeropuerto cuando su jefe la llamó. “Me eché a llorar. Estaba saltando arriba y abajo en la sala de espera, la loca”.
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Se necesitaron alrededor de 300 megajulios de energía de la red eléctrica para disparar el láser que se usó en el experimento, dijo Herrmann el martes. Eso es equivalente a lo que se incluye en unos dos galones y medio de gasolina.
Toda esa energía se destinó a la reacción de fusión láser que mostró una ganancia neta de alrededor de 1,1 megajulios, energía suficiente para hervir una tetera tal vez dos o tres veces.
“Este es un logro científico, no práctico”, dijo a CNBC Omar A. Hurricane, científico jefe de Lawrence Livermore.
Pero la cantidad de energía no es el objetivo. “El láser no fue diseñado para ser eficiente. El láser fue diseñado para darnos la mayor cantidad de energía posible para hacer posibles estas condiciones increíbles”, dijo Herrmann. “Entonces, hay muchos, muchos pasos que deberían darse para llegar a una fusión inercial como fuente de energía”.
Eso se debe en parte a que la Instalación Nacional de Ignición, donde se llevó a cabo la demostración, tiene 20 años y se construyó con componentes tecnológicos fabricados en las décadas de 1980 y 1990. La tecnología láser ha progresado significativamente desde entonces.
El motivo de la celebración fue simplemente que se creó energía neta.
“Es emocionante porque demuestra que la fusión puede funcionar y abre las puertas a un mayor interés, inversión e innovación para convertir la fusión en una fuente de energía”, dijo Arthur Turrell , físico de plasma y autor de The Star Builders .
El progreso está ocurriendo rápidamente, pero el alcance del problema es inmenso.
Hace poco más de un año, en agosto de 2021, el mismo laboratorio tuvo otro avance que Hurricane calificó como “un momento de los hermanos Wright”. Ese experimento logró la ignición por fusión en un ambiente controlado por primera vez, pero la energía total que se puso en la reacción fue menor que la que salió.
“Se dice que un plasma se enciende cuando la ganancia de energía debido a las reacciones de fusión supera todas las pérdidas de energía, lo que resulta en una rápida escalada de temperatura, presión y producción de energía de fusión. Anteriormente, esto solo se había logrado en la detonación de armas nucleares”, explicó. Pravesh Patel , director científico de la startup de fusión Focused Energy y ex científico de Lawrence Livermore.
En ese experimento de 2021, la ganancia de energía fue de 0,73. El experimento del 5 de diciembre fue la primera vez que se logró una ganancia de energía superior a 1,0, específicamente, una ganancia de energía de 1,5.
“Obtener algo por encima de 1x es todo psicológicamente porque muestra que la fusión puede ser una fuente (neta) de energía”. Turrell le dijo a CNBC. “Para decirlo de otra manera, es este momento cuando se logra> 1x lo que pasará a los libros de historia”.
Comercializará la energía por fusión necesitará un balance positivo de 100 veces. Se ha conseguido 1,5.
Patel espera ver una ganancia de energía de 4 o 5 en el equipo de Lawrence Livermore eventualmente. Pero hacer fusión comercial con láser requerirá una ganancia de energía de aproximadamente 100x, dijo Patel.
Llegar a ese nivel requerirá nuevas instalaciones y nuevos desarrollos tecnológicos de componentes, como láseres eficientes bombeados por diodos.
“Eso requerirá avances en los llamados ‘conceptos avanzados’, como el encendido rápido o el encendido por choque, que están diseñados para una alta ganancia. Esos conceptos requieren que se construyan nuevas instalaciones, por lo que un gran avance no se podrá producir hasta finales de esta década”, dijo Patel. dijo.
Moritz von der Linden, CEO de la startup Marvel Fusion , también enfatizó la importancia de los nuevos láseres.
“Los sistemas láser de última generación en otras instalaciones nuevas deben demostrar que pueden disparar fácilmente 10 pulsos láser por segundo con altas energías. Además, los objetivos deben tener una tasa de absorción de energía eficiente y ser producibles en masa”, dijo Linden a CNBC en un comunicado. “Solo con objetivos optimizados y sistemas láser de última generación es posible mostrar una ganancia neta de energía, el próximo hito verdaderamente revolucionario. Ese será uno de los desafíos de ingeniería más difíciles que se pueda imaginar para la humanidad”.
La financiación tendrá que aumentar drásticamente
Si bien pasará más de una década hasta que se comercialice la fusión, los inversionistas ya están invirtiendo dinero en el sector: la industria privada de la fusión ha visto casi $ 5 mil millones en inversiones , según el grupo comercial de la industria, la Asociación de la Industria de la Fusión , y más de la mitad de eso ha sido desde el segundo trimestre de 2021.
La mayor parte de esa inversión se destinó a un enfoque diferente llamado fusión magnética, que utiliza un dispositivo en forma de dona llamado tokamak. Solo se han invertido alrededor de $ 180 millones en fusión inercial, el enfoque que generalmente usa láser, según el director ejecutivo de Fusion Industry Association, Andrew Holland.
Independientemente del enfoque, el anuncio del martes es importante para la industria en su conjunto, según Dennis Whyte , quien trabaja en el MIT y cofundó Commonwealth Fusion Systems (CFS), una empresa emergente líder que trabaja con la fusión basada en tokamak que ha recaudado más de $ 2 mil millones.
“Si bien la preparación tecnológica de los tokamaks es mayor para los sistemas de energía, el avance anunciado ayer fue científico y confirma que los combustibles de fusión pueden producir energía neta”, dijo Whyte a CNBC. “Así que este es un resultado importante para todos los esfuerzos de fusión”.
En septiembre, el Departamento de Energía anunció que $50 millones se destinarán a empresas privadas de fusión en asociaciones público-privadas.
Esa financiación es un paso crítico para que la fusión sea comercial a fines de la década de 2030, hacia donde apuntan la mayoría de los observadores de la industria de la fusión, dijo Patel a CNBC, pero no es suficiente. Se necesita una inversión entre 10 y 100 veces mayor para “acelerar significativamente el tiempo que llevará comercializar la fusión y reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles”, dijo Patel a CNBC.
Quizás la mayor crítica a la fusión es que tardará demasiado en estar en línea para ser útil en la respuesta al cambio climático.
Pero los participantes de la industria creen que una acción audaz puede tener éxito con el tiempo.
“En marzo, la Casa Blanca acordó y lanzó un programa para trabajar junto con el sector privado para apuntar a una ‘planta piloto’ con un audaz plan decenal”, dijo Whyte a CNBC. “¿Por qué esta línea de tiempo? Bueno, si trabaja hacia atrás desde 2050, las matemáticas le dicen cuándo necesita la planta piloto si desea que la fusión desempeñe un papel en la lucha contra el cambio climático, en función de los tiempos de ampliación que se requerirán. Será difícil, pero valdrá la pena intentarlo”.