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Tokamak esférico para producción de energía

El Tokamak esférico para la producción de energía ( STEP ) es un concepto de planta de fusión tokamak esférico propuesto por la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA) y financiado por el gobierno del Reino Unido. [1] [2] [3] El proyecto es un dispositivo sucesor de clase DEMO propuesto para la prueba de concepto de tokamak ITER de una planta de fusión, el reactor de fusión tokamak más avanzado hasta la fecha, que está programado para lograr un " plasma ardiente " en 2035. STEP tiene como objetivo producir electricidad neta a partir de la fusión en una escala de tiempo de 2040. Jacob Rees-Mogg , el Secretario de Estado del Reino Unido para Negocios, Energía y Estrategia Industrial , anunció la central eléctrica de West Burton A en Nottinghamshire como su sitio el 3 de octubre de 2022 durante la Conferencia del Partido Conservador . [4] Una central eléctrica de carbón en el sitio cesó su producción unos días antes. [5] Está previsto que el reactor tenga una salida eléctrica de 100 MW y sea autosuficiente en tritio mediante la reproducción de combustible. [6]

Planes

En septiembre de 2019, el Reino Unido anunció una inversión prevista de 200 millones de libras esterlinas (248 millones de dólares estadounidenses) para producir un diseño para STEP. La financiación cubre la fase inicial de diseño conceptual de cinco años, mientras que los costos totales de capital se estiman en varios miles de millones de libras. STEP debería estar operativo a principios de la década de 2040. [7] En febrero de 2023, el gobierno del Reino Unido estableció un nuevo organismo de entrega para STEP, UK Industrial Fusion Solutions Ltd., bajo la UKAEA. [8]

La instalación planificada en el Reino Unido se basa en un diseño de " tokamak " que utiliza campos magnéticos para confinar un plasma de isótopos pesados ​​de hidrógeno, tritio y deuterio, que se fusionan bajo calor y presión extremos. STEP sería una variante del tokamak básico, un tokamak esférico que mantiene el plasma en forma de manzana con núcleo. El dispositivo tokamak esférico MAST Upgrade de UKAEA comenzó a funcionar en octubre de 2020 e influirá en gran medida en el diseño de STEP. [9] Con un diámetro total de solo alrededor de10 m , STEP será relativamente pequeño en comparación con ITER . Esto reduce en gran medida el costo, pero también genera mayor tensión en los materiales aplicados. [10]

La construcción del STEP está diseñada para llevarse a cabo en tres fases. La primera fase, de 2019 a 2024, debería crear un diseño conceptual integrado para el reactor junto con una estrategia para acumular una cartera de propiedad intelectual y gestionar los riesgos técnicos. Además, se localizará un sitio en el Reino Unido y se establecerá el marco operativo para el proyecto. La segunda fase, de 2025 a 2032, desarrollará el diseño de ingeniería, incluidas las pruebas y la optimización de los subsistemas, etapa en la que el sitio del STEP comenzará a ver una serie de actividades de ingeniería. En la tercera fase, de 2032 a 2040, se construirá y pondrá en funcionamiento el SPR. [10]

El objetivo actual del reactor es una producción eléctrica de 100 MWe y producirá su propio tritio a través de módulos de producción de tritio. [6]

Metas y objetivos

Según la UKAEA, STEP está diseñado para complementar, no reemplazar, el desarrollo de la fusión por parte del sector privado a través de sinergias como la provisión de un conjunto mejorado de instalaciones de investigación, un marco de diseño integrado que pueda informar las actividades del sector privado y servir para solicitar una cadena de suministro de componentes y subsistemas del sector privado, un marco regulatorio del Reino Unido para la fusión y la capacitación de una fuerza laboral de fusión nacional. [10]

El programa STEP está diseñado para lograr los siguientes objetivos: [10]

Véase también

Referencias

  1. ^ Gibney, Elizabeth (11 de octubre de 2019). "Reino Unido planea construir la primera planta de energía de fusión del mundo". Nature . doi :10.1038/d41586-019-03039-9. PMID  33037417. S2CID  208833905.
  2. ^ Allison, Peter Ray (15 de diciembre de 2020). "La búsqueda del Reino Unido de una fusión económicamente asequible para 2040". BBC . Consultado el 8 de febrero de 2021 .
  3. ^ Chapman, IT; Cowley, SC; Wilson, HR (9 de octubre de 2024). "El tokamak esférico para la producción de energía: introducción al número temático". Philosophical Transactions of the Royal Society A: Ciencias matemáticas, físicas y de ingeniería . 382 (2280). doi : 10.1098/rsta.2023.0416 . ISSN  1364-503X.
  4. ^ Roe, Tony; Smith, Alex (3 de octubre de 2022). "Se construirá una planta de fusión nuclear en la central eléctrica de West Burton A". BBC News . Consultado el 4 de octubre de 2022 .
  5. ^ Edwardes-Evans, Henry (21 de marzo de 2021). «EDF Energy confirma el cierre a finales de septiembre de 2022 de la planta de carbón West Burton A». SPGlobal . Consultado el 22 de marzo de 2021 .
  6. ^ ab "Participación de socios de toda la planta" (PDF) . Portal web STEP UKAEA . 22 de febrero de 2023 . Consultado el 4 de abril de 2023 .
  7. ^ Daniel Clerry (2 de diciembre de 2020). «Reino Unido busca un sitio para la primera central eléctrica de fusión del mundo». Revista Science . doi :10.1126/science.abf9768. S2CID  230611562.
  8. ^ Hamilton, Kirsty (7 de febrero de 2023). "El Ministro de Ciencia anuncia un nuevo organismo de ejecución para el proyecto de fusión de West Burton". Worksop Guardian .
  9. ^ Rincon, Paul (29 de octubre de 2020). "Experimento de fusión EUROATOM en el Reino Unido utilizado en la búsqueda de energía limpia". BBC News Online . Consultado el 30 de octubre de 2020 .
  10. ^ abcd Wilson, Howard; Chapman, Ian; Denton, Tris; Morris, William; Patel, Bhavin; Voss, Garry; Waldon, Chris; el equipo STEP (2020), "STEP: en el camino hacia la comercialización de la energía de fusión", Comercialización de la energía de fusión , IOP Publishing, doi : 10.1088/978-0-7503-2719-0ch8, ISBN 978-0-7503-2719-0, S2CID  234565909 , consultado el 13 de diciembre de 2021

Enlaces externos

53°22′N 0°49′O / 53.36, -0.81