China se esfuerza por la cooperación internacional y el desarrollo de la fusión nuclear para buscar la solución definitiva a la escasez de energía

La imagen muestra el tokamak Huanliu-3 (HL-3) o "sol artificial" de nueva generación de China, en funcionamiento en el Instituto de Física del Suroeste (SWIP). Fotos: Cortesía de SWIP

En marzo, la Corporación Nuclear Nacional de China (CNNC, por sus siglas en inglés) anunció que abriría al mundo por primera vez diez sus instalaciones de investigación de tecnología nuclear y plataformas de prueba, incluido el tokamak Huanliu-3 (HL-3) de nueva generación de "sol artificial" de China.

Se espera que la medida no solo mejore aún más la influencia de China en la ciencia y la tecnología nucleares a nivel mundial, sino que también impulse la cooperación internacional para hacer frente a la crisis energética, ya que el problema parece volverse cada vez más urgente junto con el rápido desarrollo de la inteligencia artificial (IA) teniendo en cuenta el asombroso consumo de energía de la tecnología. La tecnología actual de IA podría estar en camino de consumir anualmente tanta electricidad como todo el país de Irlanda (29,3 teravatios-hora al año), según un informe publicado en octubre de 2023 en la revista Joule.

"La fusión nuclear de confinamiento es una tecnología disruptiva de vanguardia con ventajas sobresalientes como la abundancia de recursos, el respeto al medio ambiente y la seguridad inherente. Actualmente se reconoce como una de las formas más importantes de resolver en última instancia los problemas energéticos y ambientales globales y promover el desarrollo sostenible de la sociedad humana", dijo Liu Zhonghua, subdirector del Instituto de Física del Suroeste (SWIP) de CNNC, a los medios de comunicación durante una visita grupal al instituto a finales de marzo.

La visita forma parte de la serie de eventos de la CNNC para celebrar el 60º aniversario del éxito de la prueba de la bomba atómica de China en 1964, así como el próximo 70º aniversario de la creación de la CNNC en enero de 2025.

China ha establecido una hoja de ruta tecnológica de "tres pasos" de "reactor de neutrones térmicos, reactor rápido y reactor de fusión nuclear controlable" para el desarrollo de la energía nuclear. Con el sistema industrial de ciencia y tecnología nuclear existente, se cree que los seres humanos pueden usar energía de fusión nuclear controlable en unos 30 años, es decir, a mediados de este siglo, según el Global Times.

La temperatura central del Sol es de aproximadamente 15 a 20 millones de grados, mientras que los materiales metálicos en la Tierra se derriten a alrededor de 1.000 grados. El objetivo de la construcción del "sol artificial" por parte de China es construir un dispositivo en la Tierra que pueda soportar temperaturas de miles de millones de grados.

Los científicos del SWIP no escatiman esfuerzos para lograr el objetivo paso a paso. En la década de 1980, se construyó la plataforma de fusión de primera generación HL-1 y fue la primera instalación nacional de ingeniería científica a gran escala en el campo de la fusión nuclear en China; A principios del siglo XXI, se completó el HL-2, sentando una sólida base científica y de ingeniería para el salto de la exploración principal a los experimentos de dispositivos a gran escala en la investigación de fusión nuclear de China.

En 2020, el "sol artificial" HL-3 de nueva generación se diseñó y construyó con éxito de forma independiente, convirtiéndose en el dispositivo tokamak avanzado de parámetros más grande y más alto de China con una altura total de 8,39 metros y un diámetro de 8 metros. La temperatura de los iones de plasma puede alcanzar los 150 millones de °C, que es 10 veces la temperatura del núcleo del sol.

En agosto de 2023, el HL-3 realizó por primera vez el funcionamiento en modo de alto confinamiento con una corriente de plasma de un millón de amperios. El avance coloca el nivel operativo del dispositivo de fusión nuclear de confinamiento magnético de China a la vanguardia del mundo. También marca un importante paso adelante en la investigación de la operación de plasma de fusión nuclear de alto rendimiento.

En diciembre de 2023, CNNC anunció la apertura global de HL-3 para invitar a científicos de todo el mundo a venir a China y colaborar hacia el objetivo compartido de buscar la "energía solar artificial" después de que SWIP firmara un acuerdo con el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER) y el desarrollo de futuros reactores de fusión. Desde entonces, HL-3 se ha convertido en un importante patrocinador de la construcción y operación de ITER, el proyecto de "sol artificial" más grande del mundo.

El siguiente paso del proyecto del "sol artificial" es pasar gradualmente de la etapa experimental de combustión de deuterio-tritio a la etapa de ingeniería del reactor de fusión y la etapa de experimento físico, y finalmente realizar el objetivo de construir centrales eléctricas de fusión de demostración y luego la construcción de centrales eléctricas de fusión comerciales, según CNNC.

Según Li Bo, ingeniero sénior del SWIP, la energía liberada por la reacción de fusión nuclear de un litro de deuterio extraído del agua de mar es equivalente a la liberada por 300 litros de gasolina. "En pocas palabras, si tuviéramos que quemar carbón para alimentar una planta de energía de 1 millón de kilovatios durante un año, se necesitarían alrededor de 2 millones de toneladas, casi 33.000 vagones de tren de carbón. Sin embargo, si usamos la fusión nuclear, solo 0,6 toneladas de materiales, equivalentes a una camioneta pequeña, serían suficientes", dijo Li.

La energía de fusión nuclear también se puede convertir en energía a través de métodos más diversos, dijo Xiao Guoliang, investigador del SWIP. "Además de la generación tradicional de energía con turbinas de vapor, la energía transportada por las partículas cargadas en el reactor de fusión nuclear también puede extraerse directamente y convertirse en electricidad a través de técnicas específicas como fluidos magnéticos y ondas de plasma. Con el avance de la tecnología, la utilización de la energía de fusión nuclear en el futuro puede ser más diversa y eficiente", dijo Xiao.

Como técnico del SWIP, Wang Jin ha depurado e instalado personalmente decenas de miles de componentes en diferentes generaciones de dispositivos de fusión nuclear de confinamiento desde 1996.

Una de las cosas más memorables para él fue en 2022, cuando él y otras decenas de personas lucharon in situ para lograr la primera descarga de 1 mega amperio en China lo antes posible contra el límite de calor y potencia en verano. Después de más de un mes de ardua preparación, este parámetro de descarga se logró con éxito.

Wang recordó que, una vez, siguió a un maestro experimentado para realizar una inspección de seguridad del dispositivo. El maestro se acercó a un equipo y le preguntó: "¿Ves algo diferente aquí?" Miró esa zona, pero no encontró nada diferente.

El maestro dijo: "¿Notas la grieta en la pintura debajo de ese tornillo?" Wang lo vio de repente. A través de este incidente, dijo que sintió que hacer el trabajo de fusión nuclear requiere mucho cuidado y paciencia.

Al ingresar a la instalación de HL-3, Wang también tenía su propio equipo de aprendices para guiarlos a lograr mayores logros. Wang dijo: "Necesito transmitir nuestro espíritu. Solo de esta manera podemos esforzarnos constantemente por la excelencia y hacer nuestro trabajo bien y con fuerza".

Los investigadores trabajan en el centro de control del HL-3 en el Instituto de Física del Suroeste (SWIP). Foto: Cortesía de SWIP