El 5 de septiembre de 2021, un equipo de investigadores del MIT probado con éxito un imán superconductor de alta temperatura, rompiendo el récord mundial de la fuerza de campo magnético más poderosa jamás producida. Alcanzando los 20 Teslas (una medida de la intensidad del campo), este imán podría ser la clave para desbloquear la fusión nuclear y proporcionar energía limpia y libre de carbono al mundo.
La fusión nuclear ha sido el santo grial de la energía limpia durante décadas, pero es un hueso duro de roer. Las plantas de energía nuclear actuales utilizan la fisión, la división de átomos, para producir electricidad. Es eficaz, pero puede ser peligroso y deja residuos nucleares duraderos que son difíciles y caros de almacenar de forma segura. La fusión nuclear, por otro lado, se basa en la combinación de dos átomos para formar uno más grande. Este es el tipo de reacción que ocurre en el Sol y las estrellas. Cuando se reproduce artificialmente en la Tierra, es mucho menos propenso a explosiones catastróficas que la fisión, y produce muchos menos desechos radiactivos. Si un reactor de fusión comercialmente viable pudiera hacerse realidad, podría convertirse rápidamente en la fuente de energía del futuro.
Aquí es donde entra en juego el nuevo y poderoso imán del MIT. La fusión nuclear solo ocurre a temperaturas inmensamente altas: el plasma debe alcanzar temperaturas que derretirían o destruirían cualquier material con el que los humanos pudieran pensar para construir un reactor. La solución, propuesta ya en la década de 1950, es contener el plasma sin dejar que toque nada. Un fuerte campo magnético puede hacer precisamente eso, creando una ‘botella’ artificial en la que puede ocurrir la fusión nuclear.
La forma más común de una de estas botellas magnéticas es un objeto similar a una rosquilla conocido como tokamak. Los científicos del MIT esperan colocar sus nuevos y poderosos imanes en un reactor tokamak y, al hacerlo, producir una fusión nuclear neta positiva (fusión que produce más energía de la que usa) para 2025.
El verdadero trabajo innovador aquí no es la fusión en sí. Las reacciones de fusión artificial se han producido antes. El problema es que, hasta ahora, siempre necesitan más energía para funcionar de la que producen (mantener esos campos magnéticos para contener el plasma consume mucha energía). Al trabajar para mejorar los imanes, el equipo del MIT espera ser el primero en producir finalmente un reactor que produzca más energía de la que utiliza.
Los intentos anteriores de un reactor neto positivo han utilizado electroimanes de cobre convencionales y, más recientemente, superconductores de baja temperatura para contener la reacción de fusión. El equipo del MIT y su socio comercial, una empresa emergente llamada Commonwealth Fusion Systems (CFS), superaron a sus competidores al aplicar un nuevo material superconductor a los imanes: un superconductor de alta temperatura. Este material se aplica como una cinta similar a una cinta y les permite crear un campo magnético mucho más fuerte en un espacio mucho más pequeño. Un superconductor de baja temperatura necesitaría un volumen 40 veces mayor para lograr la misma intensidad de campo.
Martin Greenwald, subdirector y científico investigador sénior del MIT Centro de Ciencia y Fusión de Plasma, explicó “el nicho que estábamos llenando era usar física de plasma convencional y diseños e ingeniería de tokamak convencionales, pero traer esta nueva tecnología magnética. Entonces, no requeríamos innovación en media docena de áreas diferentes. Simplemente innovaríamos en el imán y luego aplicaríamos la base de conocimientos de lo que se ha aprendido en las últimas décadas”.
Con la prueba exitosa del imán la semana pasada, esa estrategia parece estar dando sus frutos. El año pasado, una serie de artículos científicos utilizaron simulaciones para predecir que si el imán funcionaba correctamente, entonces el reactor de fusión debería ser capaz de producir energía de fusión neta positiva. Con la exitosa prueba del imán ahora fuera del camino, todo lo que queda es fabricar el sistema completo (conocido como SPARC), lo que debería llevar unos tres años.
Si tienen éxito, podría cambiar el mundo. Como explica Maria Zuber, vicepresidenta de investigación del MIT, «La fusión es, en muchos sentidos, la fuente de energía limpia definitiva… La cantidad de energía disponible realmente cambia las reglas del juego». Su objetivo final es descarbonizar la red eléctrica, ralentizar el cambio climático y reducir la emisión de gases de efecto invernadero. Si tienen éxito en eso, habrá valido la pena. “Ninguno de nosotros está tratando de ganar trofeos en este momento”. Zuber dijo: “Estamos tratando de mantener el planeta habitable”. Su campo magnético récord de 20 Tesla puede ser la clave para desbloquear la fusión nuclear y cambiar el rumbo en la lucha contra el cambio climático.
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