Thea Energy ejecutará este proyecto en colaboración con las empresas tecnológicas NVIDIA y Synopsys, junto con dos entidades federales: el Laboratorio Nacional Argonne y el Laboratorio de Física de Plasma de Princeton, según informó la compañía.

La iniciativa se conecta con la Misión Génesis del Departamento de Energía de Estados Unidos, un programa de la agencia que aplica análisis de datos para acelerar proyectos delineados en la Hoja de Ruta Nacional de Ciencia y Tecnología de Fusión, según la fuente.

Al simular sistemas físicos a través de software, el equipo espera reducir los requisitos de capital típicamente necesarios para pruebas exploratorias basadas en hardware, según Thea Energy. La línea temporal de ingeniería apunta a la entrega de electricidad de carga base lista para la red para 2035.

Distribución de responsabilidades técnicas

Las organizaciones participantes proporcionan conjuntos de datos computacionales y físicos distintos para construir la arquitectura virtual general, según el anuncio.

NVIDIA proporciona su infraestructura informática Omniverse para ingerir el código base de Thea Energy, según la empresa. Este marco permite a los ingenieros visualizar datos operativos tridimensionales y rastrear posibles ajustes de diseño simultáneamente.

Synopsys es responsable de integrar datos estructurales en un entorno de software multifísico, según la compañía. Su objetivo principal es analizar el rendimiento del manto reproductor de la planta, un componente que absorbe energía térmica del núcleo de fusión y proporciona una barrera de radiación para los sistemas magnéticos circundantes.

El Laboratorio Nacional Argonne entrega datos especializados sobre interacciones de partículas y neutrónica, según la fuente. Al alimentar estos datos en el modelo virtual, el laboratorio ayuda a entrenar algoritmos de software para predecir cómo los componentes físicos del manto manejarán el bombardeo de partículas de alta energía.

El Laboratorio de Física de Plasma de Princeton suministra códigos numéricos que mapean el comportamiento del plasma, según el anuncio. Estos cálculos proporcionan al gemelo digital las reglas necesarias para modelar gases ionizados altamente turbulentos bajo condiciones elevadas de temperatura y presión.

Cambio en el diseño mecánico

Los stellarators tradicionales requieren bobinas magnéticas tridimensionales curvas y complejas para contener el plasma, según la fuente. Thea Energy altera este enfoque utilizando bobinas magnéticas planas y repetibles dispuestas en una geometría específica.

Debido a que los imanes planos son más fáciles de fabricar, la complejidad física de la contención del plasma se transfiere al software de computadora, según la empresa.

El software de control regula los campos magnéticos dinámicamente, según Thea Energy. Esta configuración permite al sistema ajustarse a la deformación física o degradación del material durante operaciones continuas sin requerir intervenciones mecánicas manuales.

Secuencia de desarrollo

La hoja de ruta para el despliegue consiste en dos sistemas de hardware principales, según la compañía. El sistema inicial, llamado Eos, sirve como un prototipo a gran escala diseñado para lograr fusión en estado estacionario y probar la integridad estructural bajo cargas operativas reales.

Tras la validación del prototipo, la compañía construirá la instalación Helios, que operará como una estación de energía comercial en la década de 2030, según Thea Energy. El marco del gemelo digital está diseñado para funcionar como un bucle de retroalimentación activo entre estos dos sistemas.

Los ingenieros aplicarán datos derivados del modelo virtual de Helios para optimizar los componentes de ingeniería del prototipo Eos durante sus fases de prueba activas, según la empresa.

Contexto de la tecnología de fusión

La fusión nuclear representa una fuente potencial de energía limpia que replica el proceso que alimenta al sol. A diferencia de la fisión nuclear convencional, que divide átomos pesados, la fusión combina átomos ligeros para liberar energía sin producir residuos radiactivos de larga duración.

El principal desafío técnico de la fusión ha sido mantener el plasma a temperaturas extremadamente altas —decenas de millones de grados— durante el tiempo suficiente para que ocurran las reacciones de fusión, mientras se contiene magnéticamente sin que toque las paredes del reactor.

Los stellarators, el tipo de reactor que Thea Energy está desarrollando, utilizan campos magnéticos retorcidos para confinar el plasma. Tradicionalmente, estos dispositivos han requerido bobinas magnéticas con formas tridimensionales extremadamente complejas y costosas de fabricar.

Al utilizar bobinas planas más simples y transferir la complejidad al software de control, Thea Energy busca reducir significativamente los costos de fabricación y construcción, según la compañía.

Implicaciones del enfoque de gemelo digital

El uso de un gemelo digital —una réplica virtual completa de un sistema físico— permite a los ingenieros probar miles de escenarios operativos sin construir hardware costoso, según expertos en la industria. Esta metodología se ha utilizado en sectores como la aviación y la manufactura automotriz, pero su aplicación a reactores de fusión nuclear representa un enfoque relativamente novedoso.

La reducción de costos de capital mediante simulación por software podría acelerar el desarrollo de tecnología de fusión comercialmente viable, un objetivo que ha eludido a científicos e ingenieros durante décadas. Si Thea Energy logra su objetivo de 2035, sería una de las primeras empresas en entregar electricidad de fusión comercial a la red eléctrica.

El proyecto también se alinea con los objetivos más amplios del gobierno estadounidense de desarrollar fuentes de energía limpia y mantener el liderazgo tecnológico en el campo de la fusión nuclear, un área donde varios países, incluyendo China y naciones europeas, están invirtiendo recursos significativos.