Los científicos han logrado avances notables para convertir la fusión nuclear en una fuente de energía viable, pero la rentabilidad comercial aún queda lejos: como mínimo, una década.
Greg Piefer, director ejecutivo de SHINE Technologies —empresa estadounidense que trabaja para llevar la fusión al mercado—, declaró a The Epoch Times que, aunque la ciencia avanza con rapidez, el mayor escollo es la economía del proyecto. Su equipo afronta ese desafío con una estrategia de crecimiento paso a paso: primero, creando productos y servicios rentables basados en tecnologías de fusión —como la producción de isótopos y las aplicaciones industriales— y, después, escalando hacia la generación eléctrica.
Si bien la ciencia avanza con rapidez, la vertiente económica del proyecto sigue siendo un desafío enorme. «Mientras tanto, estamos utilizando formas de fusión con configuraciones de confinamiento más simples, capaces de atender las necesidades reales del mercado actual», dijo Piefer.
La energía de fusión alcanzó un hito importante en 2022: investigadores de la National Ignition Facility (NIF), en el Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), generaron más energía a partir de las reacciones que la aportada por el combustible que las originó.
«No obstante, el coste total de producir un kilovatio hora (kWh) de calor mediante fusión se estima hoy en torno a 10 millones de dólares por kWh, frente a un valor de mercado de alrededor de cinco centavos de dólar, lo que deja un enorme vacío por cubrir antes de que la fusión pueda competir con otras fuentes», agregó el científico.
Piefer, que tiene un doctorado en ingeniería nuclear de la Universidad de Wisconsin, dijo que si bien la ciencia está avanzando a un ritmo rápido, «hay gran expectación por alcanzar el punto de equilibrio científico».
«Hoy en día, el enfoque principal de nuestra empresa es la comercialización de la fusión», declaró Piefer.
En España, como parte de la hoja de ruta europea para desarrollar la energía de fusión —aprobada por la Comisión Europea y con participación internacional—, el Consejo de Ministros del 20 de mayo autorizó una financiación de 174 millones de euros para el diseño y la construcción de un reactor de fusión en Escúzar (Granada).
En Estados Unidos, la Administración del presidente Donald Trump manifestó su determinación de impulsar la autonomía energética y, a mediados de octubre, el Departamento de Energía de Estados Unidos publicó una hoja de ruta para la fusión nuclear. El objetivo es acelerar el avance hacia comercialización de la energía de fusión, afirmó Darío Gil, subsecretario de Ciencia del Departamento de Energía.
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Encontrar un mercado
Entonces, ¿cómo sobrevive una empresa hasta que la tecnología está a su alcance?
«Cuando lo analizamos, nos preguntamos: “¿En qué industrias se ha visto una mejora así en el perfil de costes?”», dijo Piefer. «Y la que nos llamó la atención de lleno fue la de los semiconductores».
A medida que maduró, la industria de los semiconductores siguió la ley de Moore, una predicción del fundador de Intel, Gordon Moore, según la cual la innovación reduciría cada año a la mitad el coste de fabricar chips.
«Pero la ley de Moore no se financió con un gran proyecto. Se impulsó con productos, con mejora continua y con un enfoque constante en los clientes dispuestos a pagar más por ellos», afirmó Piefer.
Su equipo analizó sectores afines —baterías, paneles solares y coches eléctricos— y se preguntó: «¿Podemos hacer algo parecido con la fusión: aportar valor desde ahora, obtener un precio unitario mucho mayor por el servicio y aprovechar esa experiencia para aprender y reducir costes?»
Siguiendo esta línea, SHINE, fundada en 2010, concluyó que la solución pasaba por «centrarse en el cliente, no en el resultado final», afirmó Piefer. Mientras que la carrera por una electricidad de fusión competitiva en costes se centra en generar calor, SHINE optó por otro subproducto de las reacciones de fusión: los neutrones.
«En lugar de capturar el calor, se capturan los neutrones y se utilizan», dijo Piefer. «Hay clientes que pagan hasta 200 000 dólares por ese kilovatio hora, en lugar de cinco centavos».
El primer paso de SHINE hacia la energía de fusión fue crear un negocio de radiografía de neutrones, lo que le permitió operar con procesos de confinamiento más sencillos para las reacciones.
En lugar de desarrollar reactores de fusión a gran escala —que emplean imanes superconductores y estructuras de contención muy complejas—, SHINE utiliza haces de partículas para generar fusión en un plasma de tritio a baja temperatura.
«No necesitamos sistemas superconductores con mantas reproductoras ni materiales que aún no existen», dijo Piefer. «Podemos centrarnos en maximizar los neutrones, el tiempo de funcionamiento y la respuesta a las necesidades del cliente».
Estos neutrones tienen una gran demanda para ensayos de equipos aeronáuticos, militares y aeroespaciales. Por ejemplo, permiten obtener imágenes del interior de motores de reacción modernos.
Mientras que los rayos X atraviesan materiales ligeros —como piel y músculos— pero son absorbidos por los pesados, lo que da imágenes de las estructuras óseas, los neutrones actúan de forma complementaria: penetran metales y otros materiales densos y revelan cavidades y conductos internos.
SHINE desarrolló un negocio de ensayos con neutrones que detecta defectos y obstrucciones capaces de provocar fallos catastróficos en equipos mecánicos.
«Sucede que producir neutrones es mucho más difícil que generar rayos X e, históricamente, se han necesitado reactores nucleares para ello, hasta que llegamos al mercado», señaló Piefer.
Hoy, según Piefer, resulta más barato producir neutrones por fusión que por fisión. Además, la exploración de estos nichos ha aportado otra ventaja: SHINE ha aprendido, con la práctica, a reducir de forma sostenida el coste de la producción por fusión en cada etapa. Eso le ha permitido obtener beneficios operativos y expandirse a nuevos mercados.
«Si miramos atrás y comparamos nuestro coste de producir un neutrón cuando iniciamos el negocio de ensayos, ahora lo hemos reducido aproximadamente mil veces, y eso es lo que nos permitió acceder al mercado de radioisótopos», dijo Piefer.
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Fusión para el tratamiento del cáncer
Los radioisótopos médicos se convirtieron en el siguiente mercado de SHINE. Estos isótopos se suministran a empresas farmacéuticas y a centros de terapia oncológica para detectar y tratar el cáncer.
«Podemos usar neutrones de fusión para convertir el uranio, cuyo valor es de seis dólares por gramo, en un producto médico llamado molibdeno-99, cuyo valor ronda los 150 millones de dólares por gramo, y podemos producir lutecio-177, utilizado para combatir el cáncer», dijo Piefer.
«Son actividades de enorme valor que podemos realizar a pequeña escala y que sostienen un negocio en crecimiento, mientras perfeccionamos la construcción de sistemas de fusión más rentables».
SHINE desarrolló inicialmente este negocio apoyándose en compañías como GE, fabricante de reactores de fisión nuclear. Sin embargo, está en proceso de internalizar ese tramo de la cadena de suministro y construir lo que, según Piefer, será la mayor planta de producción de isótopos médicos del mundo basada en tecnología de fusión.
SHINE, empresa privada, ha recaudado más de 200 millones de dólares en financiación de deuda para sus inversiones de capital, en colaboración con gestores como Koch Disruptive Technologies, Fidelity Management & Research Co., Oaktree Capital Management y Baillie Gifford, firma de inversión del Reino Unido.
La empresa afirma en su sitio web que su sistema de producción de radioisótopos está diseñado para integrarse en las cadenas de suministro médicas y «producir material de alta calidad, alta pureza y alta actividad específica, listo para su entrega inmediata a instalaciones de medicina nuclear».
Se trata de una evolución que, según Piefer, se inspira en la estrategia de Tesla: apoyarse inicialmente en Panasonic para fabricar las baterías de sus vehículos y, más adelante, construir sus propias gigafábricas para integrar verticalmente el negocio, aumentar el volumen y reducir costes.
Un camino con múltiples ramificaciones
Cada proyecto sucesivo ha exigido generar reacciones de fusión a temperaturas progresivamente más altas, lo que requiere tecnología cada vez más sofisticada para producirlas y confinarlas.
«A medida que avanzamos por estas fases y conseguimos mejoras en la construcción de sistemas de fusión, incorporamos dispositivos de confinamiento cada vez más complejos», señaló Piefer.
Ello acerca a la empresa al objetivo que motivó la fundación de SHINE: producir en masa una energía asequible y abundante.
«Cada vez que evaluamos los mercados —tanto los ya identificados como los potenciales—, solo entramos en ellos si contribuyen a reforzar nuestras capacidades y a **consolidarnos como constructor y operador de energía de fusión»», dijo Piefer.
Otra línea de SHINE es aplicar la fusión al reciclaje de residuos nucleares. La compañía prevé iniciar un programa piloto en torno a 2030 y escalar la producción a mediados de esa década.
Aunque el recorrido se ha diversificado, según Piefer, SHINE sigue en la vía rápida hacia una generación de energía de fusión económicamente viable.
«Quizá otros alcancen el punto de equilibrio energético antes que nosotros, pero dudo que logren el perfil de costes que buscan sin construir un gran número de máquinas, y esa es una forma difícil de escalar un negocio».
Proyecto en España
El Gobierno español autorizó la celebración del acuerdo marco de servicios de diseño y obra del acelerador de partículas IFMIF–DONES (Fusion Materials Irradiation Facility – Demo Oriented Neutron Source), que se implementará a través de un consorcio creado en 2021 por la Junta de Andalucía y el Gobierno central. Este proyecto forma parte de la hoja de ruta europea para desarrollar la energía de fusión, aprobada por la Comisión Europea y con participación internacional.
Forma parte de un conjunto de tres proyectos junto con ITER (Reactor Experimental Termonuclear Internacional), ya en ejecución en Cadarache (Francia), y DEMO, propuesto en Europa como «nuevo modelo de energía limpia e ilimitada, la energía de fusión, como la que se produce en el centro del Sol y las estrellas», aclaró el Consejo de Ministros.
«Se trata de una instalación imprescindible para el futuro de la energía de fusión», subrayó.
Los tres proyectos trabajan de forma coordinada. Con los resultados que arroje el reactor experimental ITER en Francia, IFMIF–DONES validará en España los materiales «necesarios para la futura construcción de DEMO». Por lo tanto, DEMO será «el prototipo de reactor de fusión» que permitirá probar, validar y calificar los materiales destinados a futuras plantas de energía de fusión.
Alemania, gracias a iniciativas como la startup Proxima Fusion, con sede en Múnich, desempeña un papel de liderazgo internacional en la investigación sobre fusión nuclear. Se espera que el prototipo Stellarator Alpha genere energía de fusión por primera vez para 2031.
A escala mundial, la tecnología para generar electricidad mediante fusión continúa en fase de investigación y desarrollo, según la Agencia Internacional de Energía Atómica (AIEA).
¿Qué es la fusión nuclear?
La fusión nuclear se describe como el proceso mediante el cual partículas muy pequeñas —en este caso, dos núcleos atómicos ligeros— se combinan para formar uno más pesado, liberando cantidades muy elevadas de energía.
Estas reacciones —las reacciones de fusión— tienen lugar en un estado de la materia llamado plasma, como el plasma solar: «un gas caliente y cargado, compuesto de iones positivos y electrones que se mueven libremente y que presenta propiedades únicas que lo distinguen de los sólidos, líquidos o gases».
Es lo que sucede en el Sol. En todas las estrellas ocurre esta reacción. Tiene lugar a temperaturas altísimas, de más de 10 millones de grados Celsius, lo que permite vencer la repulsión eléctrica mutua. Al superarla y encontrarse a muy corta distancia, la fuerza nuclear fuerte, de carácter atractivo a esas escalas, supera la repulsión electrostática y los núcleos pueden fusionarse.
Una ventaja es que la fusión no produce residuos radiactivos de alta actividad y larga vida media. «La fusión produce únicamente desechos radiactivos de actividad baja y no plantea ningún peligro grave», declaró la Sra. González de Vicente, física especializada en fusión nuclear, según la AIEA.
Los artículos contaminados, como la vestimenta de protección, los productos de limpieza e incluso los tubos o hisopos médicos, son residuos radiactivos de actividad baja y vida media corta que pueden manipularse de forma segura tomando precauciones básicas, indicó la organización. Fuente: The Epoch Times España.
Artículo publicado primero en The Epoch Times con el título «With Fusion Energy a Distant Dream, One Firm Finds Commercial Success Now»
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