La idea detrás de ITER comenzó con Gorbachov y Reagan en la década de 1980, durante el apogeo de la Guerra Fría. Los dos líderes acordaron unir fuerzas para desarrollar la fusión nuclear, una tecnología de energía limpia que algún día podría alimentar al mundo. El proyecto se puso en marcha un año después, cuando la Unión Europea, Japón, la Unión Soviética y Estados Unidos comenzaron a diseñar una gran instalación de fusión internacional.
A principios de la década de 2000, China, Corea y la India se unieron a los otros cuatro miembros para ayudar a construir y operar un reactor experimental que pueda ser utilizado por científicos e ingenieros de todo el mundo para aprender lo suficiente sobre la fusión para diseñar reactores comerciales prototípicos en algún momento de los próximos años. décadas. El reactor todavía está en construcción en Cadarache, Francia, en las afueras de Aix-en-Provence.
Los siete miembros realizan contribuciones tanto financieras como en especie en forma de componentes y servicios que ayudan a los países a desarrollar conocimientos locales en áreas específicas. Las contribuciones en especie ayudan a cumplir uno de los objetivos secundarios del proyecto, que es fomentar una industria mundial para que cuando la fusión se convierta en una realidad comercial, muchas regiones del mundo sepan lo suficiente sobre ella como para operar sus propias plantas de energía.
Recientemente, el consejo del ITER acordó comenzar a asignar recursos para apoyar la creciente industria privada de fusión y organizó un gran taller para iniciar esta nueva línea de trabajo. El Taller inaugural del Sector Privado se celebró del 27 al 29 de mayo en Cadarache, Francia, en la sede de la Organización ITER.
Según Laban Coblentz, jefe de comunicación del ITER, estuvieron presentes personas de todo el mundo, que representan muchos de los diferentes roles en el ecosistema en crecimiento. Entre ellos se encontraban inversores, formuladores de políticas, empresas de fusión y una variedad de socios de la cadena de suministro.
Al evento asistieron alrededor de 300 personas de diferentes organizaciones, muchas de las cuales compiten en algún nivel y es posible que no se pongan de acuerdo sobre el mejor enfoque para la fusión, ofreciendo una oportunidad para compartir ideas y encontrar puntos en común en su visión para el futuro.
Los diferentes enfoques de la fusión podrían agruparse en dos grandes categorías. El primero es la fusión por confinamiento magnético (MCF), que utiliza campos magnéticos para confinar el plasma y requiere una máquina de gran tamaño, como el ITER Tokamak, que aún está en construcción, o el estelarador Wendelstein 7-X, que entró en funcionamiento en 2015. La segunda categoría amplia es la fusión por confinamiento inercial (ICF), que aplica un choque potente para comprimir el plasma lo suficiente como para provocar que se produzcan reacciones de fusión.
Según Andrew Holland, director ejecutivo de la Fusion Industry Association (FIA), desde aproximadamente 2021 ha habido un fuerte aumento en el número de nuevas empresas del sector privado que pretenden construir un reactor basado en su enfoque único, y se han invertido alrededor de 4 mil millones de dólares. durante ese mismo período. Si bien alrededor del 80% de los 6.000 millones de dólares invertidos en fusión nuclear en todo el mundo se destinan a empresas estadounidenses, la diversidad geográfica está aumentando.
“Vemos nuevas empresas, especialmente aquí en Europa y Japón, que se vuelven más ambiciosas y atraen más inversiones”, dijo Holland en su presentación inaugural en el taller.
La tecnología informática respalda la creciente industria de la fusión
Independientemente del enfoque, la fusión requiere tecnología informática en al menos cinco áreas clave de cualquier proyecto determinado. La primera es ejecutar simulaciones para validar la física subyacente mucho antes de diseñar la máquina. El segundo es ejecutar uno o más sistemas de control que coordinen los diferentes componentes de la máquina. El tercero es apoyar sistemas de diagnóstico que observen diferentes aspectos de las operaciones para poder tomar medidas inmediatas y/o estudiar el comportamiento de la máquina. El cuarto es alimentar la robótica necesaria para realizar reparaciones y realizar mantenimiento en el duro entorno de un reactor. Y el quinto es recopilar y almacenar datos de los sistemas de diagnóstico para refinar los modelos de manera que ayuden a diseñar mejores máquinas en el futuro.
Se necesitan varios tipos de tecnología informática, incluida la informática de alto rendimiento para ejecutar simulaciones complejas y analizar datos de diagnóstico; circuitos integrados endurecidos por radiación para soportar equipos de diagnóstico y controlar los robots utilizados para reparación y mantenimiento; redes de almacenamiento de alta velocidad para recopilar y almacenar datos durante la operación; software de control para sincronizar componentes; y software especializado para simulaciones.
Ignition Computing, una empresa holandesa presente en el evento, personifica un nicho muy específico en el creciente ecosistema que implica la creación e integración de modelos de simulación. “Códigos existentes [modelling software] normalmente se centran en un fenómeno físico específico, por ejemplo, el equilibrio magnético”, explicó a Computer Weekly Daan van Vugt, fundador y director ejecutivo de Ignition Computing. “Es posible que tengamos otros códigos que modelen el transporte, el movimiento de las partículas mismas”.
Independientemente del enfoque que se adopte respecto de la fusión nuclear, el primer paso es “discretizar” los datos. El mundo es analógico, pero los ordenadores requieren información digital, por lo que tanto las mediciones como el tiempo de cada medición deben digitalizarse antes de utilizarse en simulaciones.
“Hay que colocar los datos en un número discreto de puntos para poder tratarlos en una computadora”, dijo van Vugt. “Y luego conviertes tus ecuaciones físicas, a través de esta discretización, en un sistema de ecuaciones que intentas resolver”.
La mayoría de las veces es necesario estudiar más de un fenómeno a la vez. Esto se llama simulación multifísica y, según van Vugt, existen dos enfoques diferentes para abordar la simulación multifísica. Uno es resolver cada uno de los fenómenos uno a la vez. Por ejemplo, podrías calcular la densidad y luego la temperatura, iterando entre ellas. El otro enfoque es resolverlos juntos, ponerlos en una ecuación combinada y resolverlos todos de una sola vez.
Los códigos desarrollados para modelar un aspecto de la física a veces están disponibles como código abierto. Dependiendo del enfoque de fusión, se pueden reutilizar diferentes códigos existentes de un proyecto a otro, ahorrando una cantidad significativa de tiempo y esfuerzo. Es de esperar que las lecciones aprendidas en el taller inaugural sobre el sector privado conduzcan a un gran aumento del intercambio en beneficio de la humanidad.