En Shanghái, una planta de energía de fusión nuclear experimental llamada HH70 acaba de establecer un récord mundial al lograr su primer plasma, lo que marca un hito significativo en la búsqueda de energía limpia. Este dispositivo revolucionario es el primer tokamak superconductor de alta temperatura y se construyó en solo dos años, lo que demuestra la destreza de ingeniería de China. Mientras los países compiten por aprovechar la fusión nuclear (la fuente de energía que alimenta al sol), los expertos advierten que China está preparada para liderar esta tecnología, lo que podría cambiar el futuro de la energía para siempre.
Una planta experimental de energía nuclear de fusión china conocida como “HH70” en Shanghai, este de China, declaró recientemente que ha roto un récord mundial.
El dispositivo, que se dice es el primer tokamak superconductor de alta temperatura (HTS) de la historia, produjo con éxito su plasma inicial a mediados de junio, según informa el South China Morning Post.
No es un logro menor en el ámbito de la fusión nuclear. También es una noticia maravillosa en un mundo en el que todos buscan energía barata, limpia e inagotable. Después de todo, hay una buena razón por la que la fusión nuclear se considera el “santo grial” de la industria de la energía limpia.
La empresa de energía de fusión con sede en Shanghai Energy Singularity, desarrolladora del dispositivo, afirma que el HH70 también estableció un récord para el desarrollo y la construcción más rápidos de un dispositivo tokamak superconductor.
Guo Houyang, cofundador y director de tecnología de Energy Singularity, afirmó en una entrevista reciente con la cadena estatal China Global Television Network (CGTN) que el HH70 es más pequeño, menos costoso de producir y se completó en solo dos años.
La sólida capacidad de ingeniería de China y su próspera cadena industrial han desempeñado un papel importante en este logro. Desde su fundación en 2011, Shanghai Superconductor, una empresa nacional, se ha convertido en un productor global clave de cintas HTS, que se emplean en el sistema magnético del HH70.
Aunque el logro del HH70 no conducirá inmediatamente a la generación comercial exitosa de electricidad de fusión, la industria circundante ya se está preparando para la próxima competencia de energía limpia.
Sin embargo, la persona que crea la tecnología y la persona que gana la carrera no suelen trabajar juntas. En Estados Unidos, Tesla presentó el primer coche eléctrico de la historia en 2008. Sin embargo, en la actualidad, China controla sin duda alguna el mercado de vehículos eléctricos.
HH70 fue el primer tokamak en generar plasma, pero ya hay varias empresas comerciales en todo el mundo que se esfuerzan por desarrollar la tecnología HTS para la fusión, según Yasmin Andrew, investigadora del departamento de física del Imperial College de Londres.
Aunque la tecnología de fusión aún está en sus inicios, los esfuerzos por proporcionar energía libre de carbono comparable a la producida por el sol se han convertido progresivamente en proyectos de ingeniería.
La cadena de suministro y el progreso tecnológico son cruciales a medida que se desarrolla la tecnología de fusión, según Dennis Whyte, ex director del Centro de Ciencia del Plasma y Fusión del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), quien habló con el Post.
“Ya no se estudia sólo por el bien de la ciencia, sino que está evolucionando hacia su implementación como una nueva fuente de energía”, dijo.
En una entrevista con Reuters en marzo, Andrew Holland, director ejecutivo de la Asociación de la Industria de Fusión (FIA), una organización sin fines de lucro con sede en Washington, expresó su preocupación de que la fusión pudiera seguir el ejemplo de la industria solar, en la que Estados Unidos desarrolló la mayor parte de la tecnología pero China finalmente se hizo cargo de la fabricación.
“Está muy claro que China tiene ambiciones de hacer lo mismo, tanto en la cadena de suministro como en los desarrolladores”, afirmó. “Es hora de que Estados Unidos responda a este desafío”.
No se trata de una advertencia sin fundamento. Aunque los laboratorios chinos no hayan desarrollado la tecnología para sectores como la energía fotovoltaica y los vehículos eléctricos, los fabricantes chinos han aumentado continuamente la competitividad de sus productos en relación con sus competidores occidentales.
El creador de una start-up china de fusión repitió la sugerencia de Holland.
Coincidió en que era “muy probable” y afirmó que China está muy por delante de otras naciones en términos de incorporar avances tecnológicos a usos prácticos.
Muchos creen que la fusión nuclear es la mejor manera de satisfacer las demandas energéticas del mundo. La fusión nuclear une átomos para liberar cantidades significativas de energía sin producir residuos radiactivos de larga duración, mientras que la fisión nuclear rompe átomos, como el uranio, para generar energía (la técnica que se emplea actualmente en las centrales nucleares de todo el mundo).
A la fusión se la suele llamar “sol artificial” porque es el mismo proceso que ha mantenido al sol brillando durante los últimos cinco mil millones de años.
Sin embargo, para que se produzca la fusión, los átomos de hidrógeno deben estar confinados durante un tiempo suficiente y calentarse a temperaturas superiores a los 100 millones de grados Celsius (180 millones de grados Fahrenheit). Esto les permitirá fusionarse en átomos más pesados.
Considerada anteriormente como dominio de la ciencia ficción, empresas privadas e instituciones de investigación de todo el mundo se han esforzado en los últimos tiempos por hacer realidad la fusión nuclear.
La mayoría de los esfuerzos se han dirigido a la tecnología de “confinamiento magnético”, que utiliza un enorme reactor con forma de rosquilla, conocido como tokamak, que fue creado por investigadores soviéticos en la década de 1950 para calentar y comprimir el plasma, un gas caliente y cargado.
El HH70 no es, técnicamente hablando, el primero ni el más potente de su tipo. En 2013, Tokamak Energy (una empresa derivada de la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido fundada en 2009) publicó un estudio sobre un dispositivo superconductor de alta temperatura comparable.
Además, el campo magnético del HH70 (un componente crucial de un dispositivo de fusión) es de sólo 0,6 teslas, mucho más débil que el de un rival reciente construido por un equipo del MIT, que superó los 20 teslas.
Este resultado es un hito importante a la hora de responder a la pregunta de la viabilidad del uso de [superconductores de alta temperatura].
Yasmin Andrew
Sin embargo, dado que ofrece una prueba de concepto crucial para los próximos diseños de tokamak, Andrew del Imperial College de Londres calificó el logro como «un gran hito para el campo».
“La aplicación del HTS en los tokamaks es un área activa de investigación a nivel mundial, por lo que este resultado es un hito importante para responder a la pregunta de la viabilidad de su uso”, afirmó.
Los campos magnéticos intensos se generan mediante imanes superconductores en la tecnología de fusión por confinamiento magnético. Andrew afirma que el HTS puede acceder a campos magnéticos más intensos que los superconductores de baja temperatura, lo que podría dar lugar a máquinas más pequeñas que se pueden construir de forma más rápida y económica.
Hasta ahora, los superconductores de baja temperatura se han utilizado en proyectos de gran escala como el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER), un proyecto gigantesco en Francia en el que participan 35 países para construir el tokamak más grande jamás construido. Pero estos requieren un mecanismo costoso y que requiere mucha mano de obra para enfriar los imanes.
Pero durante los últimos diez años, los materiales HTS han comenzado a salir del laboratorio y llegar a los clientes finales con calidad y cantidad confiables, lo que ha coincidido con la reciente y activa tendencia de establecimiento de empresas de fusión privadas.
Según Andrew, “China es un actor clave en este mercado emergente”, y las empresas de EE. UU., China y la UE lideran actualmente el sector de superconductores de alta temperatura.
Los investigadores descubrieron que una familia de materiales HTS conocidos como óxido de cobre y bario de tierras raras, o REBCO, podían transportar densidades de corriente extremadamente altas a temperaturas de hasta 20 Kelvin en la década de 1980. Sin embargo, debido a su naturaleza frágil, se necesitaron casi tres décadas para que estos materiales se utilizaran para crear cables.
El primer laboratorio de China que creó un cable de 100 metros de largo a partir de este material fue el de la Universidad Jiao Tong de Shanghái en 2011. Para facilitar la implementación práctica de este logro científico, ese mismo año se fundó el Shanghai Superconductor.
En su sitio web, la empresa afirma que actualmente se encuentra entre los seis productores mundiales capaces de producir en masa cintas HTS de más de 100 km (62 millas) de longitud al año y que los principales desarrolladores de energía de fusión en China y otros países compran sus productos.
En 2021, Commonwealth Fusion Systems (CFS), una start-up estadounidense creada en Cambridge en 2018 y surgida del MIT, desarrolló con éxito el primer imán del mundo preparado para la fusión nuclear con un campo magnético de 20 teslas en cooperación con el MIT.
Uno de los tres proveedores de cinta responsables del logro fue Shanghai Superconductor, y su imán está compuesto de material superconductor de alta temperatura.
Whyte, del MIT, afirmó que “China ha hecho un buen trabajo estableciendo las bases para el suministro de tecnología de fusión en general, con empresas como Shanghai Superconductor”, aunque también señaló que Estados Unidos, Japón y Corea del Sur eran fuertes competidores.
Los esfuerzos de China para lograr energía de fusión comercial se están acelerando debido a la cadena industrial cada vez más desarrollada del país.
En octubre de 2021, la región de Shaanxi, en el noroeste de China, fue sede de la fundación de Startorus Fusion. El fundador, Chen Rui, destacó que la tecnología de fusión ahora está más ampliamente disponible comercialmente debido a la expansión de los proveedores upstream.
“El nacimiento de nuevos materiales como el HTS nos permite diseñar un dispositivo relativamente compacto en dos o tres años para demostrar la viabilidad de la fusión a un coste mucho más barato, como menos de 1.000 millones de yuanes [137 millones de dólares]”.
Para crear energía de fusión, Energy Singularity, que se creó el mismo año que Startorus Fusion, afirma estar utilizando “los últimos avances y la fuerte sinergia entre los imanes HTS, la física avanzada del tokamak y las tecnologías de inteligencia artificial”.
Este fenómeno no es exclusivo de China. La FIA afirma que desde 2018 se han invertido importantes sumas de dinero en este sector y que el número de empresas de fusión ha aumentado drásticamente, sobre todo desde 2020.
Las principales naciones están aumentando las apuestas al invertir y apoyar la fusión nuclear, una tecnología energética a la que The Diplomat se refirió en un artículo de junio como “la próxima frontera tanto en el cambio climático como en la competencia entre las grandes potencias”.
Lu Tiezhong, presidente de la Central Nuclear Nacional de China, declaró en septiembre que “nuestro país y nosotros estamos trabajando para lograr este objetivo”: producir la primera energía producida por fusión nuclear controlada.
Pekín declaró en diciembre la creación de China Fusion Energy, una nueva empresa estatal encargada de combinar recursos nacionales para desarrollar un reactor de fusión nuclear.
China quiere que esta tecnología sea de uso comercial generalizado en 2050 y construir un prototipo industrial de reactor de fusión en 2035.
Mientras tanto, la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA) adjudicó contratos por un total de £11,6 millones (US$12,7 millones) a nueve organizaciones en diciembre para desarrollar tecnologías de energía de fusión de vanguardia.
Además, el ex enviado estadounidense para el clima, John Kerry, lanzó un plan de cooperación internacional sobre fusión que incluye a 35 países socios en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático de 2023 (Cop28). Posteriormente, el presidente estadounidense, Joe Biden, firmó en marzo una medida de financiación que incluía 790 millones de dólares para iniciativas científicas de fusión hasta 2024.
Chen, de Startorus Fusion, afirma que China tiene la ventaja en la aplicación de ingeniería de la tecnología de fusión nuclear, a pesar de los esfuerzos de otras naciones.
Afirmó que China se beneficia de su amplia fuerza laboral, su experiencia en la fabricación a gran escala, la asistencia política y la integridad de su cadena de suministro.
En lo que respecta a la cadena de suministro, por ejemplo, la producción china de materiales superconductores de alta temperatura ha avanzado significativamente gracias a su considerable mercado interno y a su base de fabricación. Los proveedores aún pueden reducir los costos y mejorar el rendimiento, lo que es esencial para el sistema magnético de los dispositivos tokamak.
Mientras tanto, China ha reunido un considerable grupo de talentos excepcionales en el campo de la ingeniería de fusión a través de sus más de 20 años de participación en el proyecto francés ITER.
Chen enfatizó que incluso con estas circunstancias favorables, no es seguro que China domine el mercado de fusión mundial.
“La cooperación internacional, la innovación tecnológica y las estrategias de desarrollo sostenible serán los factores clave que determinarán el panorama futuro de la industria de la fusión”, afirmó Chen.
China’s HH70 Fusion Breakthrough: Is This The Dawn Of Unlimited Clean Energy?