El DOE lanza el programa de energía de fusión inercial después del avance de la ignición

Tras el avance de la fusión del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore el año pasado, el DOE está creando nuevos centros de investigación para estimular los avances en la energía de fusión inercial y está financiando un par de empresas que desarrollan conceptos de reactores de fusión inercial a través de un programa separado dedicado a fomentar la incipiente industria de la fusión.

La secretaria de Energía, Jennifer Granholm, en el centro, habla en la celebración del avance del encendido del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en mayo. Junto a ella se encuentran Zoe Lofgren (D-CA), miembro de alto rango del Comité de Ciencias de la Cámara de Representantes, a la izquierda, y Kim Budil, directora del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. (Crédito de la imagen – LLNL)

El programa de Ciencias de la Energía de Fusión del Departamento de Energía anunció el mes pasado que está solicitando propuestas para proyectos dedicados a la energía de fusión inercial (IFE), que utiliza herramientas como láseres para comprimir núcleos atómicos en un objetivo de combustible hasta que se fusionen. Durante décadas, el DOE ha apoyado la investigación de la fusión inercial a través de su programa de armas nucleares, pero el creciente interés en financiar la I+D en la generación de energía se ha agravado a raíz del logro del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore el año pasado de "encendido", o ganancia neta de energía, en un láser. experimento de fusion

El departamento espera otorgar un total de $ 45 millones en subvenciones a través de su solicitud, creando una serie de "Centros de innovación científica y tecnológica" del IFE que recibirán cada uno entre $ 2 millones y $ 4 millones por año durante cuatro años. Los líderes del DOE han advertido que probablemente tomará décadas explorar si el IFE puede ser una fuente de energía práctica y, en consecuencia, su solicitud estipula que las propuestas del centro se centren en la investigación fundamental priorizada a través de un taller que patrocinó el año pasado.

La iniciativa IFE es parte de un giro más grande que el programa Fusion Energy Sciences está haciendo para allanar el camino para construir una planta de energía piloto. Por ejemplo, el programa está aumentando el apoyo a las empresas privadas de fusión a través de una nueva iniciativa de financiación "basada en hitos". Ese esfuerzo acaba de otorgar ocho subvenciones que respaldan conceptos para una planta de fusión piloto, incluidos dos conceptos de IFE, con la promesa de sumas mayores a medida que esas empresas progresen. Sin embargo, es cuestionable cuánto dinero proporcionará el Congreso en el futuro dada la dirección de las negociaciones recientes sobre el gasto federal.

Los centros financiados a través de las nuevas subvenciones IFE del DOE abordarán varios objetivos, como profundizar la comprensión de la física de los objetivos de combustible y mejorar los métodos de fabricación y enfocar rápidamente los haces en ellos. Otros objetivos incluyen mejorar la "escalabilidad, modularidad, capacidad de supervivencia, compacidad y costo" de los láseres y otros impulsores de fusión, así como realizar experimentos que validen "diseños de objetivos de alta ganancia en instalaciones a gran escala".

Además, se espera que los centros contribuyan a desarrollar una fuerza laboral de IFE a través de pasantías y programas de intercambio. Cada propuesta de centro puede incluir varias instituciones, pero tendrá una institución líder que debe tener su sede en los EE. UU. y tener "experiencia demostrada" en métodos de fusión inercial.

La solicitud del DOE es la primera de un nuevo programa llamado Investigación acelerada de ciencia y tecnología del IFE (IFE-STAR), que cumple con la dirección del Congreso incluida por primera vez en la Ley de investigación e innovación del DOE de 2018. A través de la Ley de energía de 2020, el Congreso solicitó posteriormente al DOE gastar $ 25 millones anuales en IFE mientras establece un objetivo de asignaciones de más de $ 1 mil millones para el programa Fusion Energy Sciences en su conjunto. Sin embargo, las asignaciones recientes para el programa han crecido mucho más lentamente, a $763 millones este año. El DOE también ha buscado ser deliberado en su enfoque de financiamiento para IFE, esperando la orientación del taller del año pasado antes de lanzar un programa de subvenciones.

Además de la dirección del Congreso, el impulso detrás del apoyo del DOE al IFE también aumentó por el hecho de que el hito de encendido había sido identificado por un informe de las Academias Nacionales de 2013 como el punto óptimo para lanzar un programa IFE "nacional, coordinado y de amplia base". El DOE está comprometiendo hasta $10 millones para el IFE este año fiscal después de proponer inicialmente solo $3 millones, pero planea mantener el financiamiento relativamente limitado en el futuro, solicitando $15 millones para el año fiscal 2024 como parte de una solicitud de más de $1 mil millones para el Programa de Ciencias de la Energía de Fusión en su conjunto.

La autorización del programa IFE es parte de un cambio de dirección más amplio que el Congreso ha esbozado para el programa Fusion Energy Sciences. Otros elementos de este impulso incluyen el programa basado en hitos, la expansión de los esfuerzos de I+D en materiales que se utilizarían en reactores de fusión y el apoyo a "conceptos alternativos y habilitadores" que se apartan de los enfoques más predominantes basados ​​en tokamak para la generación de energía de fusión.

Entre los principales patrocinadores de este cambio de dirección en el Congreso se encuentra Zoe Lofgren (D-CA), miembro de alto rango del Comité de Ciencias de la Cámara de Representantes, cuyo distrito está cerca de Livermore y que ha estado presionando al DOE para que acelere la implementación de nuevas actividades de fusión.

En una audiencia reciente, Lofgren elogió la solicitud de mil millones de dólares del DOE y la solicitud del IFE, que la secretaria de Energía, Jennifer Granholm, anunció en un evento en Livermore para celebrar el logro del laboratorio en fusión láser. "Solo me pregunto si deberíamos pensar más en esto en términos de I+D ahora que tenemos la ignición", comentó Lofgren.

Lofgren también preguntó al subsecretario de Ciencia e Innovación, Geri Richmond, sobre el programa de conceptos alternativos y habilitadores, que no está en la solicitud de presupuesto del DOE, y si Fusion Energy Sciences debería ser una oficina de I+D aplicada similar a la Oficina de Energía Nuclear del departamento.

"Esto es algo en lo que he estado pensando mucho", respondió Richmond. "Y donde aterrizo en este momento es que lo pensemos un poco más porque no quiero que las expectativas de la gente sean tan altas porque hay mucho trabajo fundamental por hacer".

El presidente del Subcomité de Energía, Brandon Williams (R-NY), quien es nuevo en el Congreso, también sugirió que la fusión necesita más fondos federales y dijo: "Me parece que los socios comerciales, los socios privados, parecen haberse quedado atrás en la fusión". industria y han recibido una cantidad inadecuada de fondos federales en comparación con otras fuentes de energía".

La inversión privada en fusión está superando con creces el apoyo federal en este momento: un total de $ 4.7 mil millones a partir de 2022, según la Asociación de la Industria de Fusión. El programa basado en hitos del DOE es su primera gran incursión en el apoyo a los esfuerzos privados, con sus premios iniciales por un total de $46 millones repartidos entre ocho empresas. Una de esas empresas, Commonwealth Fusion Systems, ya ha recaudado más de $2 mil millones en fondos de riesgo para construir un tokamak compacto que pueda encenderse antes de pasar a un reactor generador de energía. Otro premio fue para una filial estadounidense de la empresa británica Tokamak Energy que, al igual que CFS, avanza rápidamente en el desarrollo de un diseño compacto de tokamak.

Los otros seis premios se otorgaron a conceptos de fusión menos desarrollados, incluidos los de Xcimer Energy y Focused Energy, que persiguen diseños IFE. Se otorgaron dos premios a los conceptos de stellarator, que son similares a los tokamaks pero emplean una geometría más complicada. Otro premio está financiando un sistema "Z-pinch" y el último está apoyando un enfoque de "espejo magnético compacto".

"Al financiar una cartera tan diversa, nuestro objetivo final es que las soluciones más sólidas lleguen a la cima y nos ayuden a trazar un camino claro para llevar la energía de fusión limpia a los hogares y negocios estadounidenses", dijo Granholm al anunciar los premios.

El DOE solicitó aumentar su apoyo anual para empresas de fusión público-privadas a $135 millones para el año fiscal 2024, en gran parte para apoyar aún más a las empresas a medida que alcanzan nuevos hitos tecnológicos y programáticos. Sin embargo, a pesar del apoyo del Congreso a la energía de fusión, es menos probable que tales aumentos se materialicen a raíz de la reciente negociación del techo de la deuda, que dio como resultado que republicanos y demócratas acordaran mantener el gasto discrecional no relacionado con la defensa esencialmente estable durante los próximos dos años.

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