La startup de fusión nuclear que quiere encender un ‘sol’ en la Tierra con ayuda de la nube

Frente al agravamiento de la crisis climática y el aumento de los costos asociados al uso de combustibles fósiles, la urgencia de que gobiernos y empresas aceleren la transición hacia fuentes de energía limpias —como la solar, eólica y la emergente fusión nuclear— es más importante que nunca.

De acuerdo con cifras del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), actualmente el carbón y el gas natural continúan siendo responsables de una parte importante de las emisiones globales de dióxido de carbono (CO₂), con cifras que rondan los 900-1000 g CO₂/kWh y 400-600 g CO₂/kWh, respectivamente. En contraste, fuentes como la energía eólica (12 g CO₂/kWh), solar (46 g CO₂/kWh) y nuclear por fisión (16-34 g CO₂/kWh) muestran una huella de carbono significativamente menor.

La fusión nuclear —tecnología aún en fase de desarrollo comercial— representa una promesa aún mayor: ofrece una densidad energética millones de veces superior a la de los combustibles fósiles, con un mínimo de residuos radiactivos y sin riesgo de accidentes nucleares catastróficos. A diferencia de la fisión, no produce emisiones directas de carbono y utiliza como combustible isótopos abundantes en la naturaleza como el deuterio y el tritio.

Las estimaciones actuales sobre las emisiones de CO₂ asociadas a la energía de fusión nuclear indican que, en su ciclo de vida completo, estas serían inferiores a las de la energía solar fotovoltaica y comparables o ligeramente superiores a las de la fisión nuclear.

Realta Fusion, una startup de energía con sede en Madison, Wisconsin, está acelerando la investigación sobre fusión nuclear y aprovechando las capacidades informáticas de alto rendimiento de Amazon Web Services (AWS) para hacer realidad un futuro donde tengamos energía limpia e ilimitada antes de lo esperado.

Fisión vs. fusión

La energía nuclear se presenta en dos formas: fisión y fusión. La fisión, que es la que usan la mayoría de las plantas nucleares actuales, funciona al dividir átomos grandes, como el uranio. Este proceso libera mucha energía, pero también genera desechos radiactivos y conlleva riesgos de seguridad si no se maneja correctamente

En cambio, la fusión es el mismo proceso que ocurre en el Sol. Consiste en unir átomos pequeños, como los de hidrógeno, para formar otros más grandes, como el helio. Esto también libera una enorme cantidad de energía, pero sin los residuos peligrosos ni los mismos riesgos que la fisión.

Realta Fusion trabaja con este segundo tipo de energía, con el objetivo de desarrollar sistemas de fusión compactos y modulares que proporcionen calor y energía sin emisiones de carbono. A diferencia de las centrales nucleares tradicionales, los sistemas de Realta están diseñados para ser escalables, más rápidos de implementar y potencialmente más rentables, ofreciendo una alternativa flexible para el futuro de las energías limpias.

El reto es que lograr la fusión en la Tierra es muy difícil, pero de conseguirse, podría convertirse en una fuente de energía más limpia, segura y prácticamente inagotable para el futuro.

Un reactor de fusión nuclear ‘adaptable’

Realta Fusion está generando gran atención en el ámbito de la energía limpia gracias al desarrollo de sistemas compactos de fusión nuclear enfocados en aplicaciones industriales.

“En Realta Fusion, nos centramos en desarrollar la solución de menor inversión de capital para la energía de fusión comercial. Reconocemos la necesidad de dimensionar adecuadamente la fusión para su adopción por el sector privado”, señala Kieran Furlong, CEO de Realta Fusion, en entrevista con Fast Company México.

El núcleo de la innovación de Realta está en el uso del concepto de espejo magnético, un método para confinar plasma entre dos imanes superconductores de alta intensidad. En este sistema, las partículas cargadas rebotan entre los imanes, lo que permite mantener una reacción de plasma sostenida y controlada, un paso clave para lograr la energía de fusión.

En julio de 2024, Realta Fusion, en colaboración con la Universidad de Wisconsin–Madison, alcanzó un récord mundial al crear y mantener un campo magnético de 17 Teslas en un experimento de plasma de fusión. Este avance, logrado a través del proyecto WHAM (Wisconsin HTS Axisymmetric Mirror), representó la primera vez que se utilizaron imanes superconductores de alta temperatura (HTS) en un sistema de espejo magnético.

El éxito de WHAM demuestra que el concepto de fusión mediante espejo magnético de Realta Fusion funciona en condiciones reales. La compañía ahora trabaja en tener el primer prototipo funcional, ANVIL, para eventualmente llegar a una versión comercial llamada HAMMiR.

A su vez, en lugar de construir reactores centrales masivos, el diseño de reactor de Realta Fusion permite el desarrollo de unidades de fusión prefabricadas que pueden desplegarse en múltiples ubicaciones, facilitando el acceso a energía limpia adaptada a distintas demandas.

“Una de las ventajas del espejo magnético es que puede operar a menor escala y luego expandirse en una sola dimensión, al alargarse”, explica Furlong. “Esto nos permite entrar en el mercado energético comercial con dispositivos de menor escala y escalar a casos de uso más amplios utilizando exactamente los mismos componentes y diseños”.

Dicho de otro modo, la forma alargada del sistema, en lugar del tradicional modelo circular de un Tokamak, le permite ajustar su producción de energía de acuerdo con las necesidades de cada industria. Sí se necesita más energía, solamente basta con alargarlo. De acuerdo con los científicos de Realta Fusion, este sistema tendría el potencial de generar hasta 500 megawatts de energía, suficiente para abastecer aproximadamente de 400,000 a 500,000 hogares o una ciudad mediana entera como Minneapolis o Lisboa.

De acuerdo con Furlong, la capacidad de Realta Fusion para diseñar sistemas de energía de fusión a una amplia variedad de escalas abre el camino a numerosas aplicaciones.

“Nos centramos en los principales consumidores de energía, tanto de calor (de procesos industriales) como de electricidad. Un caso de uso que ha atraído mucha atención son los centros de datos. Estos consumen una parte cada vez mayor de la producción mundial de electricidad, y las grandes empresas tecnológicas desean utilizar electricidad sin emisiones de carbono siempre que sea posible. Además, se enfrentan a las limitaciones del suministro eléctrico, especialmente en grandes centros de datos como Singapur e Irlanda, y cada vez más buscan la manera de suministrarse ellos mismos dicha electricidad”, explica.

Furlong también prevé que industrias como la química, la refinación de petróleo y la fabricación de papel se beneficiarán de sus sistemas compactos de energía de fusión nuclear, que proporcionan calor de proceso estable, permanente y sin emisiones de carbono. “Esto reducirá la huella de carbono de estas industrias, pero también puede abordar la extrema volatilidad de los costos del combustible que estas deben afrontar, al proporcionar un suministro constante de electricidad cuyo costo no depende de una fuente de combustible con precios volátiles”, enfatiza.

La IA y la nube como impulsores de la energía de fusión nuclear

Realta Fusion ha establecido una colaboración significativa con AWS a través del proyecto Compute for Climate Fellowship. Esta alianza ha permitido a la startup avanzar en el desarrollo de simulaciones de estabilidad del plasma, fundamentales para el diseño de reactores de fusión, utilizando la infraestructura de computación en la nube de AWS.​

Tradicionalmente, estas simulaciones requerían el uso de supercomputadoras ubicadas en laboratorios de Estados Unidos, las cuales tienen listas de espera que pueden extenderse hasta un año. Gracias a la colaboración con AWS, Realta Fusion ha logrado ejecutar estas simulaciones en la nube.

“A medida que los impactos de la crisis climática se extienden, creo que somos muy conscientes de que el mundo necesita soluciones. Y startups como Realta Fusion están a la vanguardia en el desarrollo de esas soluciones. Creamos esta beca para ayudar a estas startups a agilizar su I+D y convertir sus ideas en un producto realmente duradero”, señala Lisbeth Kaufman, directora de startups de tecnología climática en AWS.

Kaufman explica que este es el tercer año que la beca está activa; el primer año contaba con cuatro empresas (entre ellas Realta Fusion), el siguiente con ocho y este ampliarán el programa a 20. “Queremos crear un programa global. Queremos apoyar a tantas empresas como sea posible en todo el mundo y ayudarlas a desarrollar una amplia gama de soluciones climáticas”, dice.

En el caso específico de Realta Fusion, Kaufman señala como la tecnología de nube de AWS ayudó a hacer algo que nunca se había hecho.

“Realta Fusion necesitaba realizar el modelado de su sistema de plasma. Anteriormente, solo era posible hacerlo en dos supercomputadoras en EU y habrían tenido que esperar un año. Así que nos propusieron realizar este modelado en la nube por primera vez en la historia. Como parte del programa, financiamos el costo de la nube y trajimos a varios expertos —personas con doctorados en áreas relacionadas con la fusión, expertos técnicos en computación de alto rendimiento— y les ayudamos a recrear una supercomputadora en la nube para que pudieran realizar este modelado, y lo lograron con éxito. Así, en lugar de esperar un año para acceder a las supercomputadoras físicas, pudieron configurarla en cuestión de días” agrega.

Furlong dice que el uso de la nube de AWS es solo el comienzo y que siguen identificando maneras en cómo la IA puede ayudarles a acelerar el desarrollo de una energía de fusión comercialmente competitiva.

“Ya utilizamos aprendizaje automático en nuestras herramientas de simulación de plasma. Estas simulaciones nos permiten identificar las condiciones operativas óptimas para plasmas de fusión que generan energía neta. También utilizamos modelos sustitutos, entrenados con bibliotecas de aprendizaje automático, que reducen drásticamente la potencia de cálculo (y el tiempo) necesarios para predecir el rendimiento del plasma en un factor de 10,000. Vemos que la IA desempeñará un papel importante en el descubrimiento de nuevos materiales para centrales eléctricas de fusión, así como en tareas menos complejas, como la recopilación y clasificación de las enormes cantidades de datos experimentales que generamos en el experimento WHAM”, enfatiza Furlong.

Mirando al futuro

En los próximos años, la empresa planea escalar sus sistemas y demostrar su viabilidad comercial, acercándose cada vez más a un futuro donde la energía de fusión no sólo impulse laboratorios o fábricas, sino también al mundo entero.

“Nuestro objetivo es tener una planta de energía de fusión comercial en funcionamiento para mediados de la década de 2030. Si bien creemos que tenemos el enfoque de inversión de capital más bajo para la fusión, aún necesitaremos recaudar cientos de millones de dólares para alcanzar la energía de fusión comercial”, comenta Furlong.

“Estas pequeñas startups de hoy serán los gigantes de la industria del futuro. Pienso en Ford [y el automóvil] o Edison y la bombilla. Si podemos apoyar a estas startups ahora, cuando aún son pequeñas y están en sus primeras etapas, podemos ejercer una influencia, como un punto de apoyo, para ayudarlas a crecer y a avanzar con mayor rapidez”, agrega por su parte Kaufman.