El CEO de Tokamak Energy ve días prometedores por delante para la fusión nuclear

Con todas las noticias recientes sobre los avances en la fusión nuclear, incluido el anuncio del Departamento de Energía de que los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore habían logrado una reacción de fusión con una ganancia neta de energía, una oportunidad que surgió recientemente para entrevistar a Chris Kelsall, director ejecutivo de Tokamak Energy. , parecía fortuito.

En un correo electrónico el viernes, Kelsall calificó el anuncio del DOE como “un resultado impresionante. Estamos en una carrera contrarreloj para eliminar gradualmente los combustibles fósiles y hacer de la fusión una solución globalmente disponible para las necesidades energéticas del mundo. El progreso de esta naturaleza es excelente para la industria a medida que fluye más inversión pública y privada hacia la tecnología de fusión”.

Durante nuestra entrevista, realizada antes del anuncio del DOE, Kelsall señaló que una ganancia de energía neta marginal como la que informó Livermore la semana pasada (3.15 megajulios de producción de energía a partir de una entrada de 2.05 megajulios entregados) es, sin embargo, una fracción de la magnitud de ganancia neta de energía que en última instancia debe lograrse para que una tecnología de fusión sea verdaderamente escalable.

“No se trata únicamente de probar la ganancia neta de energía”, me dijo. “Los científicos lo llaman Q mayor que uno. Esa no es una condición suficiente para la energía de fusión comercial. De hecho, necesitamos llegar al menos a Q mayor que diez. “Nuestro objetivo es un Q de 25 para una fusión comercial óptima para proporcionar una fuente de energía constante para los hogares y la industria”.

Kelsall dice que la compañía está en camino de demostrar energía limpia y lista para la red a principios de la década de 2030. “El tokamak esférico tiene importantes ventajas de eficiencia en el camino hacia la energía de fusión rentable en centrales eléctricas compactas, que se desplegarán a nivel mundial. Nuestra tecnología utiliza fuertes campos magnéticos para contener el plasma, el combustible de fusión, en un tokamak esférico que proporcionará una potencia de salida continua. Ahora estamos enfocados en desarrollar el conocimiento crítico para nuestro prototipo de dispositivo de fusión avanzado ST80-HTS y nuestra planta piloto, ST-E1, mientras trabajamos para brindar una fusión limpia, segura y de bajo costo para todos”.

Con sede en Milton Park, que se encuentra justo al sur de Oxford y al oeste de Londres, Tokamak Energy se fundó en 2009. "Fue una escisión de los laboratorios de investigación de Culham que se encuentran justo al norte de la ubicación de nuestra oficina", dice Kelsall. “Los laboratorios están afiliados a la Universidad de Oxford y tienen un pedigrí bastante largo en la investigación de la tecnología de fusión, que se remonta a varias décadas. Entonces, tenemos unos 13 años. Hasta hace unos años, solo teníamos un par de docenas de personas. Ahora somos más de 230 personas y tenemos más de 20 nacionalidades de personal, todos los diferentes tipos de físicos, todos los diferentes tipos de ingenieros”.

El negocio de Tokamak Energy se centra en dos tecnologías clave: el exclusivo sistema de contención esférico Tokamak que ha creado la empresa; y los imanes superconductores de alta temperatura (HTS) que son una parte integral de su función. La palabra "tokamak" se deriva de un acrónimo ruso para "cámara toroidal con bobinas magnéticas". En sus términos más simples, es un dispositivo diseñado para la creación y contención de una reacción nuclear que simula la fusión de plasma que ocurre dentro del Sol y todas las demás estrellas.

Los imanes superconductores están diseñados para simular el campo de gravedad masivo del Sol y confinar el plasma. El plasma se crea sobrecalentando un combustible de hidrógeno gaseoso hasta que forma un plasma cargado eléctricamente, el cuarto estado de la materia, que no es sólido, líquido ni gaseoso. La reacción de fusión nuclear que resulta crea solo una pequeña firma radiactiva que no presenta desechos de alto nivel a largo plazo ni problemas de eliminación relacionados comunes con la tecnología de fisión nuclear actual.

La investigación sobre la tecnología básica de tokamak comenzó en la década de 1960 utilizando módulos de contención que se asemejaban a anillos de donas. Tokamak Energy utiliza una versión modificada que tiene forma esférica, similar a una manzana sin corazón. El objetivo actual de la compañía es poder comenzar a implementar una flota de plantas de energía de pequeña huella, cada una con la capacidad de entregar 500 megavatios a la red para mediados de la década de 2030.

Kelsall dice que la pequeña huella de "no más de uno o dos campos de fútbol de tamaño", combinado con la radiactividad mínima, los desechos y las preocupaciones de eliminación permitirán la ubicación de las plantas en o cerca de los centros industriales y de población, lo que reduce drásticamente los costos y el tiempo. rezagos relacionados con la necesidad de construir grandes infraestructuras de transmisión eléctrica.

No es sorprendente que Kelsall vea los mercados de energía como, con mucho, la mayor oportunidad y necesidad de mercado para la energía de fusión. “Sabemos que, para cumplir con nuestros objetivos climáticos, el mundo tendrá que electrificarse masivamente”, dice. “Nuestras futuras redes también tendrán que crecer significativamente. Por lo tanto, vemos que los mercados de energía representan aproximadamente el 60 % de la oportunidad total de mercado direccionable para la fusión”.

La descarbonización de sectores industriales difíciles de reducir, como el acero, los productos químicos, el cemento y otros, es el segundo mayor premio potencial de la fusión. “A menudo se pasa por alto, pero es crucial”, dice Kelsall. “Vemos eso como el 30% de nuestro mercado global objetivo, junto con oportunidades combinadas de calor y energía”.

Pero, ¿qué pasa con las energías renovables, eólica y solar? “Nuestra opinión es que las energías renovables siguen siendo realmente importantes, pero el desafío que tenemos es que por sí solas no nos llevarán a los objetivos que necesitamos a nivel mundial”, responde Kelsall. “Esto no se trata solo del clima. También se trata de seguridad energética.

“La situación actual en Ucrania nos ha recordado que no se trata solo de reducir los costos del sistema, con la fusión actuando como un complemento de las energías renovables. También se trata de proporcionar resiliencia, agilidad y diversificación en el suministro mundial de energía, de modo que si una fuente de energía se corta, no estemos completamente en una crisis. Es un mundo actual en el que se nos recuerda que la seguridad energética es seguridad nacional, y creo que a varios gobiernos se les ha recordado eso de la manera más difícil. Europa ha estado muy expuesta. Por lo tanto, se trata de abordar los objetivos climáticos con la fusión como complemento crucial para las energías renovables. Se trata de la seguridad energética. Se trata de costos más bajos. Así que ese es el trilema: también tiene que ser asequible”.

En los dos años transcurridos desde que asumió el cargo de director ejecutivo de Tokamak Energy, Kelsall dice que ha visto un aumento espectacular en el interés de los inversores en el sector de la fusión nuclear. “Ha habido una inflexión muy significativa, creo que palpable, en el apetito de los inversores y el interés en el espacio de fusión en los últimos 12 meses”, dice. “En los últimos años, el sector ha tenido más de $ 5 mil millones en inversiones de capital provenientes de los principales nombres institucionales, de riqueza soberana y estratégicos, así como de personas influyentes de patrimonio neto ultra alto y titulares de energía, con frecuencia a través de sus unidades de riesgo”.

También encuentra muy alentadoras las iniciativas de los gobiernos de Europa y, más recientemente, de los Estados Unidos para priorizar la financiación de la investigación y el desarrollo relacionados con la fusión. “Realmente respetamos y admiramos el ecosistema que se está construyendo en los EE. UU. Hemos tenido excelentes asociaciones con la Universidad de Illinois y el Laboratorio de Física de Plasma de Princeton, Oak Ridge y otros, y queremos continuar ese viaje”, dice Kelsall.

“El gobierno de EE. UU. ha reconocido que la fusión tiene una importancia geoestratégica y ha lanzado un programa de financiación público/privado basado en hitos que es análogo a un programa anterior que finalmente convirtió a SpaceX en el proveedor preferido de plataformas de entrega orbital de la NASA. Y el otro gran aspecto positivo es obviamente la Ley de Reducción de la Inflación, que incluyó $280 millones en fondos asignados al Departamento de Energía para avanzar en la investigación y el desarrollo de la fusión”.

En general, es un entorno de inversión cada vez más prometedor para quienes se dedican a la investigación y el desarrollo de la energía de fusión en la actualidad. El desafío para Tokamak Energy y otras empresas de fusión aspirantes es demostrar que sus respectivas tecnologías y procesos pueden alcanzar las magnitudes en las ganancias netas de energía que los harán escalables de manera económica.

Como dice Kelsall, es una carrera contra el tiempo, una que crece en urgencia con cada día que pasa.