El anuncio de Helion Energy de que está a punto de comercializar el proceso que alimenta el sol es una afirmación tan asombrosa como cuestionable, según afirman varios expertos nucleares. La empresa no ha explicado en el pasado ni comentará en el futuro si ha superado la primera gran prueba de la fusión: obtener más energía de la que se necesita para impulsar el proceso.
nNo obstante, esta empresa de 10 años de antigüedad y con sede en Everett (Washington), ya ha conseguido su primer cliente para la instalación comercial prevista: un acuerdo de compra de energía con Microsoft, el gigante del software. Helion espera que la planta se construya en algún lugar del estado de Washington, que entre en funcionamiento en 2028 y alcance su plena capacidad de generación (al menos 50 megavatios) en el plazo de un año.
nLa capacidad de generación de una central de gas natural típica en EE UU supera los 500 megavatios. Pero, si Helion lo consigue, será un gran logro. Ya que unas centrales de fusión comerciales y económicas podrían suministrar un flujo constante de electricidad limpia, sin los problemas de intermitencia de la energía solar y eólica, ni las controversias y preocupaciones asociadas a la fisión, prima nuclear de esta tecnología. Estas podrían abaratar y facilitar la eliminación de los gases de efecto inve adero que provocan el cambio climático en el sector energético, y ayudaría a satisfacer la creciente demanda de electricidad. Todo ello a medida que el mundo se apresura a reducir la contaminación del transporte, los hogares, los edificios de oficinas y las industrias.
nOtras empresas de fusión también aspiran a poner en funcionamiento centrales eléctricas a principios de la década de 2030. Aunque muchos observadores creen que incluso esos plazos son demasiado optimistas.
nA menos que Helion haya realizado algunos avances importantes, que la mayoría de las organizaciones habrían pregonado a bombo y platillo, la empresa aún se enfrenta a una serie de tareas técnicas muy difíciles, según afirma Jessica Lovering, directora ejecutiva de Good Energy Collective. Este es un grupo de investigación política que aboga por el uso de la energía nuclear.
nEso incluye producir más energía de la utilizada en el proceso, y convertirla en una forma de electricidad constante y asequible que pueda fluir a la red.
n"Hay dos grandes pasos no probados", asegura Lovering, y añade que es "escéptica sobre la preparación tecnológica".
nAdam Stein, director del programa de Innovación en Energía Nuclear del Breakthrough Institute, también cree que Helion todavía debe enfrentarse a grandes obstáculos técnicos.
n"No significa que sea imposible, pero tampoco es la evolución constante hacia la victoria que se describe a menudo", añade Stein. "Hablamos de grandes avances".
nConseguir la ganancia
nHasta la fecha, solo un grupo de investigación, la National Ignition Facility (de Lawrence Livermore), ha logrado lo que se conoce como "ganancia neta de energía científica". Es decir, ha producido más energía de fusión que la suministrada por los 192 láseres empleados para desencadenar las reacciones. Este hito se alcanzó a finales de 2022.
nSin embargo, el experimento no logró lo que se conoce como "ganancia de ingeniería", que tiene en cuenta la energía total empleada para encender los láseres e impulsar el proceso. Llegar a ese punto es esencial para desarrollar sistemas de fusión comerciales prácticos, según aseguran los expertos. Hasta ahora, el laboratorio no ha conseguido repetir su hazaña.
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nEn 2015, David Kirtley, director ejecutivo de Helion, me comentó que la empresa lograría "ganancias científicas" en los siguientes tres años. La semana pasada le repitieron la pregunta, (si la empresa ha logrado beneficios científicos o de ingeniería, o cuándo espera conseguirlos) y Helion declinó hacer comentarios, citando cuestiones de competitividad. Según la empresa, las "previsiones iniciales" daban por sentado que podría recaudar fondos antes de lo previsto.
nAdemás de los retos técnicos, Helion también tendrá que planificar, tener autorización para construir su planta comercial y crearla; mientras la Comisión Reguladora Nuclear de EE UU (NRC, por sus siglas en inglés) ultima los detalles de cómo supervisará este sector tan incipiente.
nSin embargo, Kirtley subraya que la empresa de 160 empleados está adoptando un enfoque que sortea algunos de los obstáculos que también enfrentan otros grupos de investigación y startups. Además, afirma que ya ha logrado avances significativos.
nHasta la fecha, Helion ha desarrollado y probado seis prototipos. En 2021, anunció que su ultimo prototipo, bautizado como Trenta, alcanzaba temperaturas de más de 100 millones de ˚C. Esto convertía a Helion en la primera empresa privada en revelar públicamente que había logrado las temperaturas necesarias para crear una planta comercial. Ahora, Helion está construyendo una séptima planta, Polaris, con la esperanza de demostrar en 2024 la capacidad de producir electricidad a partir de las reacciones.
n"Dada la historia de la fusión, entendemos que habrá escepticismo, y creemos que ese escepticismo es saludable", comunica la empresa en respuesta a MIT Technology Review.
n"Los resultados y avances de nuestro sexto prototipo nos dan gran confianza en que nuestro calendario es realista, y podemos construir la primera central de fusión para el año 2028", prosigue el comunicado.
nPlasma y pulsos
nMientras las reacciones de fisión que alimentan las centrales nucleares tradicionales separan átomos, la fusión funciona forzándolos a unirse bajo temperaturas extremadamente altas para superar las fuerzas de repulsión habituales de los átomos. Así se forma un nuevo átomo, con algo menos de masa, cuya pérdida genera una gran cantidad de energía.
nLa mayoría del resto de laboratorios y startups utilizan potentes láseres o máquinas con forma de donut y rodeadas de potentes imanes, conocidas como tokamaks. De esta manera, se crean las condiciones ideales para producir una serie sostenida de reacciones de fusión, lo que se conoce como ignición. Pero Helion está desarrollando lo que denomina un "sistema de fusión pulsada sin ignición", que solo requiere que la fusión se produzca durante breves periodos de tiempo.
nEl dispositivo de la empresa es un "acelerador de plasma" con forma de barril con un tamaño de dos por dos metros. Además, utiliza imanes de gran potencia para calentar una mezcla gaseosa hasta que los átomos se rompen, creando anillos de un estado muy caliente de plasma en cada extremo del dispositivo.
nA continuación, los imanes impulsan esos anillos unos contra otros a 1.000.000 de km/h y los comprimen aún más en el centro del dispositivo, lo que crea temperaturas de más de 100 millones de ˚C, según afirma la empresa. Esto desencadena reacciones de fusión, donde los núcleos colisionan, se combinan protones y neutrones, se liberan diversas partículas y se produce energía.
nOtros enfoques de fusión requerirían un paso adicional para convertir esa energía en electricidad, a través de métodos convencionales como calentar agua u otros fluidos en un gas que haga girar una turbina. Pero Kirtley explica que el proceso de Helion puede recuperar electricidad directamente.
nA medida que el plasma se calienta y se expande, sus propios campos magnéticos empujan contra los creados por los imanes que rodean el dispositivo. Esto impulsa un flujo de partículas cargadas, conocido como corriente eléctrica, a través de las bobinas electromagnéticas adyacentes. A su vez, esto recarga un dispositivo de almacenamiento de energía denominado condensador, que alimenta los imanes y los prepara para emitir el siguiente impulso.
nPara funcionar como una central eléctrica, el dispositivo de Helion tendrá que producir energía, además de la necesaria para crear estas pulsiones. Esa energía adicional se convertiría en corriente alte a y se inyectaría en la red.
nEl generador comercial previsto no necesitaría ser físicamente mayor que el último prototipo de Helion, pero requerirá sistemas adicionales de refrigeración, conexiones eléctricas y otras necesidades, afirma Kirtley.
nRetos de ingeniería
nPaul Wilson, catedrático de Ingeniería Nuclear en la Universidad de Wisconsin-Madison, reconoce que le "sorprendería" que una planta de fusión comercial estuviera en funcionamiento en 2028. Pero añade que "sería emocionante" que esto ocurriera.
nEstá de acuerdo en que el planteamiento de Helion tiene ventajas inherentes, si bien señala algunos inconvenientes.
nEl combustible más sencillo para lograr la fusión es una combinación de dos isótopos de hidrógeno: el deuterio y el tritio. Sin embargo, Helion ha sustituido este último por helio-3.
nEsto produciría menos neutrones, una partícula subatómica que suele anidar en los núcleos y que hace radiactivos otros objetos, lo que reduciría los daños en el dispositivo y aliviaría la problemática posterior sobre los residuos radiactivos. Además, complica el proceso de obtención de los combustibles necesarios y la ingeniería requerida para lograr las condiciones de fusión, añade Wilson.
nDel mismo modo, empresas rivales como Zap Energy también están desarrollando versiones del enfoque pulsado, pues elimina la necesidad de crear reacciones de fusión sostenidas. También hace que la ingeniería inicial sea más complicada.
n"El reto es demostrar si pueden crear un pulso tan grande como para crear energía suficiente, y luego capturar tanto de ella como para alimentar el siguiente pulso", explica Wilson. "Si son capaces de hacerlo, entonces los retos de ingeniería a los que pueden enfrentarse para el resto del sistema serían más fáciles que lo que otras empresas están tratando de lograr".
nMuy confiado
nHay más argumentos a favor de Helion, incluido el hecho de que la empresa cuenta con una importante reserva para financiar sus esfuerzos.
nHasta el momento, Helion ha recaudado 570 millones de dólares (unos 529 millones de euros) en capital riesgo de inversores como Mithril Capital de Peter Thiel, Y Combinator, Dustin Moskovitz (cofundador de Facebook) y Reid Hoffman (cofundador de LinkedIn). Pero la mayor parte de sus fondos proceden de una ronda de 500 millones de dólares (464 millones de euros) anunciada en noviembre de 2021 y que incluyó 375 millones de dólares (348 millones de euros) de Sam Altman, CEO de OpenAI, su mayor inversión individual.
nAnteriormente, Altman había declarado a MIT Technology Review que al inicio invirtió unos 10 millones de dólares (9,3 millones de euros) en Helion, pero aumentó su inversión al "confiar plenamente en que iba a funcionar".
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nEn virtud del acuerdo anunciado el pasado 7 de junio, Microsoft pagará por la electricidad que genere Helion, suponiendo que la planta llegue a construirse y funcionar. La empresa de software no respondió a las preguntas sobre si hubo dinero por adelantado, o si había realizado alguna inversión previa.
nEl acuerdo permite a Helion centrarse en una ubicación y demuestra una demanda del mercado, que podría estimular una mayor actividad en la fusión comercial, afirma Kirtley.
nBrad Smith, vicedirector y presidente de Microsoft, declaró en un comunicado que el acuerdo apoyará los "objetivos a largo plazo de energía limpia" de la empresa de software y "hará avanzar el mercado para establecer un método nuevo y eficiente para llevar a la red energía más limpia y rápida".
nRetos normativos
nEn medio de la creciente actividad comercial, la Comisión Reguladora Nuclear de EE UU ha tomado una decisión clave sobre la forma en que autorizará las centrales de fusión. Pues ha adoptado un enfoque que se emplea para los aceleradores de partículas de investigación, en lugar del proceso más oneroso utilizado para las centrales de fisión.
nSegún los expertos, los sistemas de fusión producen residuos nucleares, lo que exige procedimientos y normas cuidadosas para manipular los materiales y, en última instancia, desmantelar las centrales. Pero estas instalaciones no generan los mismos residuos radiactivos de larga duración que las centrales de fisión, ni presentan los mismos problemas de almacenamiento, controversias y riesgos de proliferación de armas.
nEl personal de la NRC tendrá ahora que desarrollar un proceso específico de "elaboración de normas" para la concesión de licencias de fusión dentro de este marco, lo que podría llevar meses o años.
nSin embargo, de cara al futuro, parece que los proyectos de fusión deberían aprobarse más rápidamente que las centrales nucleares tradicionales, cuya licencia y construcción pueden tardar fácilmente una década en EE UU, según compara Stein, del Breakthrough Institute.
nPor su parte, Kirtley se muestra "confiado" en que Helion podrá encender la primera central de fusión del mundo en 2028, dados los progresos realizados, la decisión de la NRC, el trabajo que están llevando a cabo con los reguladores estatales y federales, y que ya han concedido licencias a un puñado de prototipos.
nNo obstante, reconoce que la empresa se enfrenta a grandes retos y a posibles retrasos.
n"La fusión es compleja, las nuevas centrales eléctricas son difíciles, y ser pioneros también", asegura Kirtley. "Es una de las razones por las que intentamos adelanta os para resolver todos esos problemas ahora".
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