Ciencia

El Reino Unido liderará la ‘nueva era’ de la energía con un gran avance para aprovechar el poder de las estrellas en la Tierra

El ministro de Ciencia, George Freeman, tuiteó: “Los avances en UKAEA [and the] Harwell Campus señala el liderazgo del Reino Unido en una nueva era de energía de fusión industrial”. Agregó que esta es la razón por la cual el Reino Unido está «invirtiendo £ 700 millones en las próximas fases de investigación», «lanzando nuestro documento sobre la regulación de la fusión para el despliegue industrial» y «anunciando el tokamak esférico». El Tokamak esférico para la producción de energía (STEP) será el primer prototipo de máquina de fusión compacta del Reino Unido cuya construcción allanará el camino para el desarrollo de centrales eléctricas de fusión comerciales en el futuro. El Gobierno proporcionará 220 millones de libras esterlinas para la primera fase del desarrollo de STEP, en la que UKAEA producirá un diseño conceptual para la instalación para 2024.

La fusión de átomos es un proceso que ocurre naturalmente en estrellas como el Sol, tomando núcleos de hidrógeno y combinándolos para formar helio y liberando cantidades colosales de energía en el proceso.

Si bien esto requiere temperaturas y presiones extremas, los científicos ya han dado grandes pasos para aprovechar este proceso aquí en la Tierra, y la instalación Joint European Torus (JET) informó un récord de 59 megajulios de energía de fusión sostenida a principios de febrero de este año. .

La fusión tiene el potencial de generar más de cuatro millones de veces la cantidad de energía liberada por una reacción química equivalente, como la quema de carbón, petróleo o gas, y cuatro veces la de la fisión nuclear, que implica la división de átomos.

Además de esto, la tecnología de fusión tiene los beneficios de ser virtualmente ilimitada, intrínsecamente segura y responsable de la liberación de gases de efecto invernadero y de desechos radiactivos a largo plazo.

Sin embargo, hay importantes obstáculos de ingeniería que superar antes de que la energía de fusión pueda implementarse como parte de un suministro de energía comercialmente viable a gran escala.

Estos incluyen la producción y el manejo magnético del plasma ultra caliente en el que se lleva a cabo la fusión, junto con el desarrollo de materiales capaces de soportar las temperaturas extremas involucradas en el proceso de fusión.

Con tales fines, el año pasado la UKAEA y el Centro Hartree dieron los primeros pasos hacia la creación de un Centro de Excelencia en Computación a Escala Extrema para Fusión en el Reino Unido, ubicado en el Laboratorio Daresbury de STFC en Cheshire.

Al albergar algunas de las tecnologías de inteligencia artificial y supercomputación más avanzadas del Reino Unido, el Centro Hartree ayudará a los investigadores a desarrollar de manera más rápida y económica las tecnologías de reactores necesarias.

Este proyecto de cinco años ahora está entrando en su segunda fase, con financiamiento adicional que permite que 12 miembros dedicados del personal se ubiquen en el Hartree Center para desarrollar tecnologías para modelar y comprender el plasma, crear «gemelos digitales» de futuras plantas de energía de fusión y aplique IA para proporcionar información sobre el control de la máquina y la cuantificación de la incertidumbre.

Trabajar virtualmente, dijo el STFC, permitirá a los científicos desarrollar tecnologías viables de energía de fusión sin depender de «prototipos costosos del mundo real».

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Rob Akers, Jefe de Computación Avanzada de UKAEA, dijo: “Este es un esfuerzo increíblemente emocionante.

“A medida que la fusión entra en la era de la entrega y vemos el surgimiento de las primeras supercomputadoras a exaescala del mundo, no podría haber un mejor momento para que STFC Hartree Centre y UKAEA unan fuerzas en una misión para ayudar a entregar la fusión comercial.

«La experiencia de Hartree Centre en supercomputación e IA, combinada con la experiencia de dominio de UKAEA en torno a la ciencia y la tecnología de fusión, permitirá el codiseño de soluciones para eliminar grandes cantidades de prototipos del mundo real que consumen mucho tiempo».

El proyecto, agregó, «ayudará a hacer de la fusión una parte ambientalmente responsable del suministro de energía mundial en el futuro y también presenta una oportunidad económica emocionante para el Reino Unido».

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La directora del Centro Hartree, la profesora Kate Royse, dijo: “Es posible que la fusión no impulse al mundo durante algún tiempo todavía.

Sin embargo, agregó, “estamos sentando las bases para ello ahora a través de investigación, habilidades y desarrollo líderes en el mundo.

“Es fantástico trabajar en una colaboración tan estrecha con UKAEA para codiseñar las herramientas, tecnologías y métodos que requiere la industria para acelerar el programa de fusión del Reino Unido.

«Como el único centro de supercomputación del Reino Unido dedicado a apoyar a la industria, creo firmemente que la experiencia única y de clase mundial de Hartree Centre será esencial para respaldar la entrega oportuna de energía de fusión comercial».

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