SPARC: Demostración de energía de fusión
Fuente: Helion Energy.com
Commonwealth Fusion Systems está colaborando con el Plasma Science and Fusion Center del MIT para construir SPARC, el primer dispositivo de fusión del mundo que produce plasmas que generan más energía de la que consumen, convirtiéndose en la primera máquina de fusión de energía neta. SPARC allanará el camino hacia una energía de fusión segura, sin emisiones de carbono y sin límites. Este tokamak compacto de alto campo se construirá con imanes HTS, lo que permitirá un dispositivo más pequeño que la tecnología de imanes anterior. SPARC es un paso importante para acelerar el desarrollo de la energía de fusión comercial.
ARC, la primera planta de energía de fusión a escala de red del mundo, marcará el inicio de la era de la fusión.
Commonwealth Fusion Systems tiene la misión de facilitar la transición urgente a la energía de fusión, la fuente de energía del sol y otras estrellas, y la ARC es la forma de hacerlo. Cuando llegue la primera planta de ARC a principios de la década de 2030, proporcionará a la red eléctrica unos 400 megavatios de energía limpia y sin emisiones de carbono, una fuente segura con la que los clientes pueden contar cuando la necesiten. Luego construiremos miles más. Es una vía para obtener energía abundante y limpia que puede satisfacer la creciente demanda de electricidad y ampliar el acceso global a la energía.
ARC está diseñado para ser comercial, incorporando la retroalimentación del mercado para que se integre sin problemas en la red eléctrica. Cumple todos los requisitos del mercado de generación de electricidad: un suministro firme de energía limpia, segura y asequible que funciona para la demanda despachable o de carga base, todo desde una instalación que se puede construir prácticamente en cualquier lugar. Y ahora estamos hablando con clientes que quieren contratar su energía.
La ARC será flexible y familiar. Para la red, se parecerá a las 2.000 plantas de gas natural que ya se construyen en Estados Unidos, salvo que la ARC no liberará dióxido de carbono ni otros gases de efecto invernadero. Los operadores podrán aumentar o disminuir la producción de energía de la ARC más rápido que con la mayoría de las plantas de combustibles fósiles, lo que facilitará la integración con recursos renovables y la adaptación a los cambios de la red o del mercado. Lo más probable es que la ARC suministre energía de base constante que se necesita cada vez más para respaldar nuevas infraestructuras críticas y reemplazar plantas de combustibles fósiles.
El ARC será compacto, lo que simplificará la planificación del sitio. La densidad energética del combustible de fusión es 14 millones de veces mayor que la del carbón y 4 veces mayor que la de la fisión. Esa es una de las razones por las que cada ARC tendrá el tamaño de un gran supermercado con necesidades de sitio similares. Y utiliza mucho menos terreno que la energía solar o eólica. Esto hace que sea más fácil construir cerca de áreas con una gran demanda de energía, con un desarrollo significativamente menor de los sistemas de transmisión.
La energía de fusión nuclear será segura. A diferencia de las plantas de fisión nuclear, la energía de fusión no tiene posibilidad de provocar reacciones en cadena descontroladas o fusiones, y no genera residuos nucleares de larga duración o de alto nivel. Las regulaciones estadounidenses tratan las plantas de energía de fusión de manera similar a como tratan a los aceleradores de partículas, no a las plantas de fisión nuclear, un enfoque que reconoce la seguridad inherente de la fusión y apoya su rápida ampliación.
La energía de arco de descarga será asequible . La energía de arco de descarga será la fuente de energía limpia y estable más económica que se puede implementar en cualquier lugar. A medida que su tecnología madure y los costos de los componentes disminuyan, la energía de arco de descarga será aún más competitiva, como lo han sido la energía solar y la eólica.
El combustible ARC será abundante, ubicuo y barato. El proceso de fusión calienta dos formas de hidrógeno, deuterio y tritio, hasta formar un plasma altamente energético: una nube de partículas que se fusionan y liberan energía. Una “manta” líquida captura esa energía en forma de calor y luego la transfiere al agua que hace girar una turbina de vapor para generar energía. El deuterio está disponible prácticamente en todas partes y se puede filtrar del agua de mar, mientras que las mantas ARC producirán tritio de forma natural. Y como solo se necesitan pequeñas cantidades, se puede entregar combustible ARC para 30 años en un solo camión cuando se inaugura una nueva planta, sin riesgos de cambios de precios en el futuro y sin vínculos con cadenas de suministro con problemas globales. Como se prevé que los costos del combustible de fusión se vuelvan prácticamente insignificantes, los precios volátiles de la energía impulsados por las fluctuaciones de los precios del gas natural serán cosa del pasado.
La ARC es más que una planta de energía. Es la base para un futuro de energía limpia y escalable que satisfaga la demanda global y al mismo tiempo reduzca la huella de carbono de la humanidad. Los primeros clientes tendrán una ventaja en la transición energética, mientras que los propietarios, inversores y desarrolladores se beneficiarán a medida que las ARC pasen de una implementación temprana a dominar la industria de la energía firme.
CFS financiará, construirá, poseerá y operará de forma independiente la primera planta de energía ARC en el condado de Chesterfield, cerca de Richmond, Virginia, un área con una población, una economía y una demanda de energía en crecimiento. Esperamos que este proyecto ARC genere cientos de puestos de trabajo para construir y operar la planta de energía
ARC: Comercialización
Tras la demostración de SPARC, CFS construirá ARC, la primera planta de energía de fusión del mundo capaz de producir electricidad neta. ARC proporcionará cientos de megavatios de electricidad conectada a la red, demostrando por primera vez nuestra capacidad de convertir la promesa de la fusión en energía limpia para nuestros hogares, empresas y comunidades. Será el primer ejemplo en el camino hacia plantas de energía de fusión producidas en masa y económicamente competitivas que proporcionarán energía libre de carbono, segura, protegida e ilimitada para el mundo.
Imanes HTS: tecnología facilitadora
Recientemente, un nuevo superconductor de alta temperatura (HTS) alcanzó su madurez industrial: el óxido de cobre y bario de tierras raras (REBCO). CFS está utilizando HTS para fabricar los imanes de fusión más potentes de su tipo que permitirán la creación de nuestra máquina de energía de fusión comercialmente relevante, SPARC. A continuación, CFS aumentará la producción de imanes y entregará su primera planta de energía de fusión en la próxima década.
CFS ha desarrollado un imán revolucionario que permitirá la vía más rápida hacia la energía de fusión comercial. Estos imanes son el avance tecnológico clave para CFS, que utiliza el método tokamak para la fusión basado en medio siglo de ciencia probada. Los tokamaks son los que más se han aproximado a lograr una energía neta comercialmente relevante para la fusión. En el pasado, las limitaciones de la tecnología de imanes requerían que los tokamaks fueran enormes en tamaño para lograr el campo magnético necesario para lograr energía neta. CFS, en colaboración con el MIT, desarrolló innovadores imanes superconductores de alta temperatura (HTS) que permiten campos magnéticos significativamente más fuertes que pueden permitir sistemas de fusión más pequeños y de alto rendimiento a un costo significativamente menor.
CFS ha construido un imán de gran diámetro de 20 teslas, que demostró en 2021. Estos imanes de alto campo son los más grandes de su tipo en el mundo por un factor de 100-1000 en rendimiento de imán. Abren una oportunidad de transformación ampliamente identificada para la energía de fusión comercial. Los imanes de alto campo se utilizarán para hacer posible SPARC, el primer dispositivo de energía neta a partir de fusión del mundo, y luego ARC, la primera planta de energía de fusión. También podrían tener aplicaciones alternativas que incluyen turbinas eólicas, máquinas de resonancia magnética y transporte
Alcator C-Mod: Fundamentos de la física del plasma
El Alcator C-Mod es un tokamak compacto de alto campo magnético del MIT que ha proporcionado gran parte de la base de investigación para SPARC. Como resultado de la investigación financiada por el DOE sobre el Alcator C-Mod, el equipo desarrolló la ciencia que eliminó un riesgo clave en el camino hacia la fusión comercial. La configuración compacta permitió a nuestro equipo incorporar rápidamente innovaciones y proporcionar respuestas urgentes a preguntas relacionadas con la ciencia y la tecnología de la fusión. En 2016, el C-Mod rompió su propio récord de presión de plasma en un dispositivo confinado magnéticamente, una medición importante para la fusión
Nuestro equipo está en el camino más rápido hacia la energía de fusión comercial.
