El Centro Culham para la Energía de Fusión ( CCFE ) es el laboratorio nacional del Reino Unido para la investigación de la fusión . Está ubicado en el Culham Science Center , cerca de Culham , Oxfordshire, y es el sitio del Joint European Torus (JET), el Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST) y el ahora cerrado Small Tight Aspect Ratio Tokamak (START).
Anteriormente conocido como UKAEA Culham , el laboratorio pasó a llamarse en octubre de 2009 como parte de cambios organizativos en su organismo matriz, la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA). [1]
Desde 2016, el director es el profesor Ian Chapman , y el centro ha estado trabajando en el diseño detallado final del ITER , así como en el trabajo preparatorio en apoyo de DEMO .
En 2014 se anunció que el centro albergaría el nuevo RACE (Aplicaciones remotas en entornos desafiantes) .
El centro ocupa el sitio del antiguo aeródromo de la Royal Navy RNAS Culham (HMS Hornbill ) , que fue transferido a la UKAEA en 1960. La UKAEA continúa operando el sitio y es el principal inquilino.
Además del CCFE, el centro alberga la sede de la UKAEA y alberga muchas organizaciones comerciales y de otro tipo.
También es el hogar del club de fútbol de la liga dominical JET FC de Upper Thames Valley.
UKAEA inauguró oficialmente el Laboratorio Culham en 1965, después de haber trasladado sus operaciones de investigación de fusión desde el cercano sitio de investigación de Harwell . Culham también fusionó actividades de fusión en Aldermaston y otras localidades del Reino Unido para formar un centro nacional para la investigación de la fusión. John Adams , que llegaría a ser Director General del CERN , fue nombrado primer director del laboratorio.
Culham construyó casi 30 experimentos diferentes en sus primeras dos décadas mientras se probaban una variedad de conceptos de fusión; entre ellos ondas de choque, máquinas de espejos magnéticos , estelares y levitrones. Durante la década de 1970, la investigación se centró en la fusión por confinamiento magnético utilizando el dispositivo tokamak , que había surgido como el diseño más prometedor para un futuro reactor de fusión. A finales de la década de 1960, los científicos de Culham ya habían ayudado en el desarrollo del tokamak utilizando técnicas de medición de dispersión láser para verificar los resultados altamente prometedores logrados por el dispositivo ruso T3. [2] Esto llevó a la adopción del tokamak por la mayoría de los establecimientos de investigación de fusión a nivel internacional.
En 1977, tras prolongadas negociaciones, Culham fue elegido como lugar para el tokamak Joint European Torus (JET). [3] La construcción comenzó en 1978 y se completó a tiempo y dentro del presupuesto, con el primer plasma en junio de 1983. Desde entonces, la máquina ha establecido una serie de hitos en la fusión, incluida la primera demostración de energía de fusión controlada de deuterio-tritio ( 1991) y la producción récord de energía de fusión de 16 megavatios (1997). [4] Inicialmente, las instalaciones de JET estaban dirigidas por un equipo multinacional como una entidad separada en el sitio de Culham en virtud del acuerdo de Empresa Conjunta JET. Sin embargo, desde 2000, UKAEA es responsable del funcionamiento de JET en nombre de sus socios de investigación europeos, a través de un contrato con la Comisión Europea .
En la década de 1980, el Laboratorio Culham jugó un papel decisivo en el desarrollo del concepto de tokamak esférico , una versión más compacta del tokamak en el que el plasma se mantiene en un campo magnético más estrecho en forma de "manzana con corazón" en lugar de la configuración toroidal convencional. Se cree que esto ofrece ventajas potenciales al permitir dispositivos de fusión más pequeños y eficientes. El experimento START (Small Tight Aspect Ratio Tokamak) en Culham (1991-1998) fue el primer tokamak esférico de tamaño completo. Su impresionante rendimiento llevó a la construcción de un dispositivo más grande, MAST (Mega Amp Spherical Tokamak), que funcionó entre 2000 y 2013.
CCFE tiene un amplio programa de actividades que abarca la física del plasma tokamak, desarrollos tecnológicos para el prototipo de planta de energía de fusión DEMO, el desarrollo de materiales adecuados para un entorno de fusión, actividades de ingeniería, la formación de estudiantes, graduados y aprendices, y divulgación al público y a la industria. actividades.
También participa en un programa europeo coordinado, gestionado por el consorcio de institutos de investigación EUROfusion . Esto se centra en cumplir la hoja de ruta europea sobre fusión, con el objetivo de lograr la electricidad de fusión para 2050.
El CCFE participa en otras colaboraciones internacionales, en particular el tokamak ITER que se está construyendo en Cadarache, Francia. Además de contribuir a los preparativos científicos para ITER con experimentos de física de plasma en Culham, CCFE está desarrollando tecnología para el proyecto, como aplicaciones de manipulación remota, sistemas de calefacción especializados e instrumentación para mediciones de plasma ("diagnóstico").
En junio de 2021 se anunció que un consorcio que incluía a General Fusion y con el respaldo de Jeff Bezos construiría una nueva planta de demostración de fusión en el CCFE . Está previsto que esté operativo en 2025. [6]
El objetivo del programa de fusión nacional del Reino Unido es MAST Upgrade, un sucesor más potente y mejor equipado del Tokamak esférico Mega Ampere . La construcción de MAST Upgrade comenzó en 2013 y la puesta en servicio comenzó en 2019.
La actualización MAST se implementará en tres etapas. Se acordó financiación con el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas para la actualización central (Etapa 1a), que comenzó a operar con plasma en 2020. [7] En años posteriores seguirán dos fases adicionales (Etapa 1b y Etapa 2), sujetas a financiación.
MAST Upgrade tiene tres misiones principales:
CCFE es responsable del funcionamiento y seguridad de las instalaciones de JET en nombre de EUROfusion. Sus ingenieros también se aseguran de que el dispositivo JET se mantenga y actualice para satisfacer las demandas del programa de investigación. Las actualizaciones se llevan a cabo en gran medida mediante un sofisticado sistema de gestión remota que evita la necesidad de realizar entradas manuales. Por ejemplo, entre 2009 y 2011, los ingenieros de manipulación remota desmontaron el interior del JET para colocar una nueva pared interior de 4.500 baldosas que permitiera a los investigadores probar materiales para el próximo tokamak ITER.
Además, CCFE participa en el programa científico JET junto con las otras 28 organizaciones de investigación EUROfusion en toda Europa.
La financiación para el programa de fusión nacional del CCFE proviene de una subvención del Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas. El funcionamiento de JET se financia mediante un contrato bilateral entre la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido y la Comisión Europea.
Según un informe de la BBC del 29 de noviembre de 2016: "Desde la votación a favor del Brexit , muchos en el centro se han puesto 'extremadamente nerviosos' en medio de la incertidumbre sobre la futura financiación y la libertad de movimiento. Cinco investigadores ya han regresado a Europa continental y otros, según se dice, estar considerando sus posiciones". [8]
Sin embargo, algunas de esas preocupaciones se disiparon en 2019 con la noticia de que JET seguiría financiándose después del Brexit. [9]