Por Canuto  

Investigadores del MIT presentan un marco de 10 parámetros para determinar si la energía de fusión puede ser económicamente viable, no solo físicamente posible, en los mercados energéticos del mundo real.
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  • El nuevo marco evalúa costos de construcción, densidad de potencia, durabilidad de componentes y rendimiento del capital invertido.
  • Inspirado en el Criterio de Lawson de 1950, el Q económico debe superar 1 para alcanzar viabilidad básica.
  • Commonwealth Fusion Systems captó USD $1.000 millones en financiamiento reciente y apunta a abrir su primera planta funcional en la década de 2030.

Un estudio coescrito por los profesores del MIT Dennis Whyte y Andrew W. Lo propone un marco para comprender lo que se necesita para que la energía de fusión sea comercialmente viable en el mercado.

El método considera los insumos físicos necesarios para sostener la producción controlada de energía de fusión, así como el costo de construir plantas de energía que puedan competir en los mercados energéticos.

La energía de fusión aprovecha la reacción que alimenta a las estrellas: la fusión de núcleos ligeros.

A menudo se la denomina “fusión de plasma”, ya que las reacciones de fusión generan combustible en estado de plasma, confinado por imanes o iniciado por potentes láseres.

Whyte, profesor de ciencia e ingeniería nuclear en el MIT y un impulsor clave del progreso del campo, coescribió el artículo junto a Lo, profesor de finanzas en la MIT Sloan School of Management.

El marco de 10 parámetros

El marco que proponen Whyte y Lo en el artículo tiene 10 parámetros para evaluar la viabilidad económica de una planta de energía de fusión.

Algunos de ellos son científicos y físicos, relacionados con la energía consumida y producida en una planta determinada.

La mayoría de los parámetros están en el ámbito de la ingeniería y la economía, como los costos de construcción de la planta.

“Son todas las cosas que vienen con encontrar, asignar y gastar dinero a esta escala”, dice Whyte.

El objetivo del artículo, sostiene Whyte, es crear un marco donde toda la economía esté clara.

De esa manera, se entiende lo que significaría para cualquier planta de energía de fusión.

La inspiración del Criterio de Lawson

Una inspiración clave para el marco es el llamado Criterio de Lawson, derivado en los años cincuenta.

Este criterio describe las combinaciones de temperatura, densidad del plasma y tiempo de confinamiento de energía que pueden producir energía neta del plasma debido a la fusión, independientemente de su potencia o volumen absolutos.

Específicamente, calcula un “Q de plasma”, que es la relación entre la potencia de fusión producida y la potencia externa requerida para sostener el plasma.

“El Criterio de Lawson describe el éxito científico de la ganancia de energía de los plasmas de fusión, mientras que nuestro marco generalmente describe el Q económico, que es la relación entre el capital ganado y el gastado”, explica Whyte.

Los parámetros del marco describen características de ingeniería de la planta de energía de fusión.

Esto incluye la densidad de potencia, la eficiencia de convertir la energía de fusión en un producto económico y la durabilidad de los componentes utilizados en la conversión de energía.

También se consideran parámetros de costos y mercado que evalúan los gastos y los rendimientos del capital invertido.

El Q económico y la viabilidad comercial

En paralelo al Q de plasma, el Q económico descrito en el marco debe ser mayor que 1 para la viabilidad básica.

Whyte enfatiza que el marco es “completamente agnóstico respecto a cualquier concepto de fusión que uses”.

La razón es que la realidad física de la fusión implica gastar dinero para construir la capacidad de producir energía de fusión.

Los parámetros no dependen del tamaño de ningún reactor que se esté construyendo.

El marco está configurado para que cualquier insumo pueda escalarse a un proyecto o producción de energía determinados.

“No importa si la planta de energía de fusión es pequeña o grande, la conclusión es: en ambos casos, más te vale que salga dinero que supere el dinero que entra, de lo contrario no durará mucho”, dice Lo.

Una de las motivaciones para el artículo es subrayar la importancia de contabilizar todos los costos en la investigación de fusión de la manera más rigurosa posible.

Si bien los investigadores son conscientes de los costos de los experimentos básicos, estimar los costos de un reactor de fusión es algo bastante diferente.

El contexto industrial y la financiación

En 2022, investigadores de la Instalación Nacional de Ignición en Livermore, California, lograron una reacción con ganancia de energía positiva.

La financiación de capital de riesgo también ha inundado el campo en los últimos años, aunque todavía hay muchos desafíos en cuanto a la construcción de energía de fusión comercial viable.

Justo la semana pasada, Commonwealth Fusion Systems obtuvo una nueva ronda de financiamiento de mil millones de dólares por parte de inversores.

La empresa espera abrir su primera planta de energía funcional en la década de 2030, en el estado de Virginia.

Whyte cofundó Commonwealth Fusion Systems, una empresa derivada del MIT que es una de las líderes en la industria de la fusión.

Whyte y Lo también cofundaron Rutherford Energy Ventures, una firma de consultoría y asesoría de inversiones.

Esta firma trabaja con el Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía de EE. UU. para construir un consorcio para nuevas investigaciones sobre fusión.

El futuro de la fusión comercial

Lo reconoce que habrá incertidumbres y decisiones difíciles involucradas en el desarrollo del primer reactor de fusión comercial.

Sin embargo, si tiene éxito, la industria podría seguir el camino de aprender haciendo que ha sido común en la energía y otras industrias.

Ese patrón ayudaría a que las plantas se vuelvan más económicas con el tiempo.

“Este patrón de aprender haciendo existe en todos los sectores de tecnología profunda”, dice Lo.

Señala que secuenciar un genoma humano es un millón de veces más barato ahora que hace unos 25 años.

“Vamos a ver lo mismo, pero quizás no en el mismo grado, en la energía de fusión”, agrega.

Lo está lanzando un nuevo programa educativo de MIT Sloan, llamado CATAPULT, para proporcionar más herramientas que traduzcan avances de investigación en productos.

En cuanto a la fusión, Lo dice: “Es bastante claro que la viabilidad económica es algo que podemos empezar a evaluar ahora”.

Los autores creen que tienen un enfoque general que permitirá a las personas cuantificar todo ese trabajo.

“Cuando tienes un marco para evaluarlo de manera cuantitativa, te dice el valor literal de tomar una decisión de diseño particular. Me parece que en este momento del desarrollo de la fusión es absolutamente crítico, y es lo que nos ha faltado”, concluye Whyte.


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