El Centro Culham para la Energía de Fusión ( CCFE ) es el laboratorio nacional del Reino Unido para la investigación sobre la fusión . Está situado en el Centro Científico de Culham , cerca de Culham , Oxfordshire, y es el emplazamiento del toroide europeo conjunto (JET), el tokamak esférico de megaamperios (MAST) y el ahora cerrado tokamak de relación de aspecto pequeño y ajustado (START).
Anteriormente conocido como UKAEA Culham , el laboratorio cambió de nombre en octubre de 2009 como parte de los 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 Marina Real RNAS Culham (HMS Hornbill ) , que fue transferido a UKAEA en 1960. UKAEA continúa operando el sitio y es el inquilino principal.
Además del CCFE, el centro alberga la sede de la UKAEA y acoge a muchas organizaciones comerciales y de otro tipo.
También es el hogar del club de fútbol de la liga dominical Upper Thames Valley, el JET FC.
UKAEA inauguró oficialmente el Laboratorio Culham en 1965, tras trasladar sus operaciones de investigación sobre fusión desde el cercano centro de investigación de Harwell . Culham también fusionó las actividades de fusión en Aldermaston y otros lugares del Reino Unido para formar un centro nacional de investigación sobre fusión. John Adams , que luego se convertiría en Director General del CERN , fue nombrado el primer Director del laboratorio.
Culham construyó casi 30 experimentos diferentes en sus primeras dos décadas mientras se probaban diversos conceptos de fusión; entre ellos, ondas de choque, máquinas de espejos magnéticos , estelarizadores 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 fines 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 condujo 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 elegida como sede del 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 marcado una serie de hitos en materia de fusión, incluida la primera demostración de energía de fusión deuterio-tritio controlada (1991) y la producción récord de energía de fusión de 16 megavatios (1997). [4] Inicialmente, la instalación JET estaba a cargo de un equipo multinacional como una entidad separada en el sitio de Culham bajo el acuerdo de la Empresa Común JET. Sin embargo, desde 2000, UKAEA ha sido responsable de la operación 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 fue fundamental en el desarrollo del concepto de tokamak esférico , una versión más compacta del tokamak en la que el plasma se mantiene en un campo magnético más estrecho en forma de "manzana con núcleo" en lugar de la configuración toroidal convencional. Se cree que esto ofrece posibles ventajas 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 real. Su impresionante rendimiento condujo a la construcción de un dispositivo más grande, MAST (Mega Amp Spherical Tokamak), que funcionó entre 2000 y 2013.
El CCFE tiene un amplio programa de actividades que abarca la física del plasma tokamak, los 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 actividades de divulgación pública e industrial.
También participa en un programa europeo coordinado, gestionado por el consorcio de institutos de investigación EUROfusion , cuyo objetivo es poner en práctica la hoja de ruta europea de la fusión, con el objetivo de lograr la electricidad de fusión en 2050.
El CCFE participa en otras colaboraciones internacionales, en particular en el tokamak del ITER que se está construyendo en Cadarache (Francia). Además de contribuir a los preparativos científicos para el ITER con experimentos de física del plasma en Culham, el CCFE está desarrollando tecnología para el proyecto, como aplicaciones de manipulación remota, sistemas de calefacción especializados e instrumentación para mediciones de plasma ("diagnósticos").
En junio de 2021 se anunció que un consorcio que incluía a General Fusion y con el apoyo de Jeff Bezos construiría una nueva planta de demostración de fusión en el CCFE . Está previsto que esté operativa en 2025. [6]
El programa de fusión nacional del Reino Unido se centra en la actualización del MAST, un sucesor más potente y mejor equipado del Tokamak esférico Mega Ampere . La construcción del MAST Upgrade comenzó en 2013 y la puesta en servicio comenzó en 2019.
La actualización del MAST se llevará a cabo en tres etapas. Se acordó la financiación con el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas para la actualización del núcleo (Etapa 1a), que comenzó a funcionar con plasma en 2020. [7] En los próximos años se realizarán dos fases adicionales (Etapa 1b y Etapa 2), sujetas a la disponibilidad de financiación.
La actualización de MAST tiene tres misiones principales:
El CCFE es responsable del funcionamiento y la seguridad de las instalaciones del 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 manipulación remota que evita la necesidad de entrar manualmente. 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 los materiales para el futuro tokamak del ITER.
Además, CCFE participa en el programa científico JET junto con otras 28 organizaciones de investigación de EUROfusion en toda Europa.
El programa de fusión doméstica del CCFE se financia mediante una subvención del Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas. El funcionamiento del JET se financia mediante un contrato bilateral entre la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido y la Comisión Europea.
Según un informe de noticias de la BBC del 29 de noviembre de 2016: “Desde el voto por el Brexit , muchos en el centro se han vuelto 'extremadamente nerviosos' en medio de la incertidumbre sobre la financiación futura y la libertad de movimiento. Cinco investigadores ya han regresado a Europa continental y se dice que otros están considerando sus puestos”. [8]
Sin embargo, algunas de esas preocupaciones se disiparon en 2019 con la noticia de que el JET seguiría recibiendo financiación después del Brexit. [9]