Renaissance Fusion trae esperanza a la industria nuclear

Un paso adelante, un paso atrás. Los defensores de la fusión nuclear ya no saben con qué pie bailar. El pasado mes de noviembre, se leía su entusiasmo por el anuncio de un retraso de al menos cinco años en la construcción del reactor experimental Iter, un proyecto internacional ubicado en Cadarache, en Bouches-du-Rhône. Sin embargo, unas semanas más tarde, sus sonrisas volvieron cuando el centro público de investigación National Ignition Facility (NIF), ubicado en Estados Unidos, logró por primera vez usar tecnología de fusión para producir más energía que inyectar 192 rayos láser en el plasma. . donde tiene lugar la reacción. Un gran paso adelante, aunque plagado de la codicia de estos láseres que, para funcionar, requieren unas cien veces más electricidad que la que producen estos últimos.

Hay que decir que las esperanzas que suscitó la fusión nuclear desde la década de 1930 están a la altura del potencial de esta tecnología. Se basa en una reacción física similar a la del sol u otras estrellas, a saber, la fusión de núcleos ligeros, generalmente deuterio y tritio, para crear elementos más pesados. El proceso libera energía. Un enfoque diferente del proceso en el corazón de todas las centrales nucleares actuales, la fisión, que consiste, por el contrario, en la destrucción de grandes núcleos de uranio para formar elementos más pequeños. La fusión nuclear promete mantener las ventajas de la fisión -electricidad libre de carbono, controlable y no intermitente- sin mantener las principales desventajas: ningún riesgo de reacciones en cadena destructivas, ni residuos radiactivos en el camino- cientos de miles de años, sin siquiera hablar sobre la abundancia en la naturaleza de uno de los dos elementos necesarios, el deuterio.

Pero hay más por hacer. Para forzar la fusión entre estas moléculas, deben bañarse en un plasma calentado a unos 150 millones de grados, ¡más que el sol! – para asegurar la continuidad de la reacción. “ Aún quedan muchos desafíosenumeró Simon Belka, gerente de proyecto de Renaissance Fusion, una nueva empresa francesa dedicada a la construcción de un reactor de fusión. Necesitamos encontrar los materiales adecuados para soportar estas altísimas temperaturas, necesitamos reducir el tamaño y el precio de los reactores y, sobre todo, debemos demostrar que podemos producir más energía de la que podemos inyectar en el plasma para calentarlo. . , incluida la ejecución de la instalación. » Hasta el momento, ninguna de las dos tecnologías actuales, el confinamiento inercial probado dentro de NIF o el confinamiento magnético utilizado por Iter, del tipo “tokamak”, pueden superar estos desafíos. En un intento por resolverlos, Renaissance Fusion se embarcó en un tercer camino.

Stellarator contra Tokamak

Fundada en 2019 en Grenoble, la start-up se basa en el trabajo de su presidente fundador, el físico italiano Francesco Volpe. “ Durante veinticinco años, pudo experimentar con varios dispositivos de fusión nuclear y hacer su elección.dijo Simón Belka. El “stellarator” le parece lo más adecuado para la producción comercial de energía de fusión. »

Bajo este nombre bárbaro y un tanto futurista, esta tecnología se asemeja en algunos aspectos al confinamiento magnético tipo tokamak utilizado por Iter. En ambos casos, el plasma queda atrapado dentro de un campo magnético que lo separa de las paredes del reactor para protegerlas. Se puede pensar en toda la estructura como una gran rosquilla, revestida con imanes superconductores para crear un campo magnético y hacer circular el plasma en su corazón.

Pero el tokamak presenta algunas dificultades: “El tokamak es un pulso en la naturaleza: su producción de energía es intermitente. Produce fusión en minutosexplicó Simón Belka. Además, la corriente que circula por el interior del plasma genera inestabilidad y disrupción, pueden aparecer haces de electrones, golpear y dañar las paredes del reactor. »

Hay muchos problemas que el principio stellarator puede resolver. Mediante el uso de imanes de formas complejas, el plasma teóricamente puede circular de forma continua y la reacción no se interrumpe. Un gran avance en la tecnología láser o tokamak. Pero, hasta ahora y al igual que el ejemplo probado en Alemania, el stellarator es, debido a su imán único, muy difícil de diseñar y construir.

Más pequeño, más barato

Renaissance Fusion ha desarrollado dos tecnologías, protegidas por una batería de patentes, para superar estos obstáculos. El primero es grabar imanes con formas complejas utilizando un láser, directamente en el recinto del reactor. Por lo tanto, no es necesario dar una forma compleja a la estructura y la presencia de estos imanes garantiza un proceso continuo.

El segundo se basa en el diseño de paredes de metal líquido en el interior del reactor, que circulan gracias a un campo magnético. “Esto nos da algunas ventajas, dijo Simón Belka. El litio líquido protege las paredes sólidas del reactor, absorbe mejor los neutrones, conduce el calor producido por la fusión al circuito secundario ya la turbina que produce electricidad y, finalmente, al reaccionar con el plasma, crea el tritio necesario en cirugía. »

Además, mediante el uso de una nueva generación de materiales superconductores, Renaissance Fusion permite la construcción de reactores de fusión que son de cuatro a cinco veces más pequeños que los planificados actualmente y, por lo tanto, más baratos. Finalmente, la continuidad del proceso asegurada por los imanes de formas complejas permite eliminar inestabilidades en la reacción y enviar la mayor parte de la electricidad a la red en lugar de ser reutilizada para el mantenimiento de la fusión. Como resultado, la start-up anunció la producción de electricidad a un coste estimado de entre 40 euros y 80 euros por MWh, es decir, entre solar y nuclear de fisión de nueva generación. Ahora queda poner la teoría en práctica.

Un primer reactor en diez años

Para 2024, Renaissance Fusion tiene como objetivo completar la ingeniería de sus dos tecnologías principales, el grabado de imanes superconductores y su pared de metal líquido, para lanzar la fabricación y, lo que es más importante, su comercialización dentro de los sectores en los que muestran un valor añadido real, como como imágenes médicas, almacenamiento de energía o aceleradores de partículas. “ Para este primer paso, hemos realizado una captación de varios millones de euros, junto con inversores privados, lo que nos permite financiarnos en gran parte », informar a Simon Belka, sin revelar el costo de la operación. El equipo de la empresa debería crecer, de 23 empleados a alrededor de sesenta en el próximo año.

Una vez que se completen estas pruebas de concepto y se lance la comercialización, la puesta en marcha trabajará en la construcción del primer reactor experimental para demostrar específicamente que puede producir más energía de la que necesita. . Finalmente, a principios de la década de 2030, debería inaugurar su primer reactor con una potencia de 1 GW capaz de inyectar electricidad a la red.

“En comparación con los grandes proyectos públicos internacionales, las start-ups ofrecen una alternativa interesante: aportamos nuevas ideas, asumimos más riesgos para crear disrupciones y dependemos menos de la financiación pública. Los dos son complementarios, estoy convencido de que el advenimiento de las fusiones pasará por Asociaciones Público-Privadas », aseguró Simón Belka. Una nueva perspectiva que espera que capturar el sol en una caja no sea solo un sueño de Ícaro.