A energia gerada a partir da fusão nuclear possui muito potencial como fonte de energia limpa e quase ilimitada, mas muitos obstáculos precisam ser superados antes que seja uma realidade prática – e os cientistas podem ter acabado de escalar um outro.
Novos modelos de um fenômeno de fusão indesejado chamado ‘chilrear’, onde o calor vital pode ser perdido no processo de reação, deram aos especialistas uma idéia melhor de como isso ocorre e como impedir que isso aconteça.
Como as obras de construção dos reatores de fusão do futuro continuam, é um bom conhecimento ter em domínio público.
As descobertas se aplicam a um tipo específico de reator de fusão em forma de anel chamado tokamak, como o que está sendo construído no ITER no sul da França. Esses reatores contam com um delicado equilíbrio entre campos magnéticos externos e o magnetismo contorcido do próprio plasma em movimento para manter todo o processo de fusão fluindo.
“Para que qualquer dispositivo de fusão funcione, é preciso garantir que as partículas altamente energéticas contidas nele estejam muito bem confinadas no núcleo do plasma”, diz o físico Vinícius Duarte, do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL).
“Se essas partículas derraparem até a borda do plasma, você não poderá sustentar o plasma de queima em estado estacionário necessário para tornar realidade a eletricidade alimentada por fusão”.
O chilrear ocorre quando as frequências das ondas de plasma de alta energia mudam, fazendo com que a energia e o calor escapem e potencialmente causando danos aos lados do tokamak. Graças às simulações tridimensionais altamente detalhadas e por computador produzidas pelos pesquisadores, alguns dos mecanismos por trás desse comportamento foram identificados.
Os modelos mostraram partículas em movimento rápido no núcleo do plasma, atingindo ondas ondulantes que fluem através do gás ionizado. Quando isso acontece, formam-se aglomerados que se movem em direção à borda da corrente de plasma.
De maneira tranquilizadora, os modelos combinam com simulações anteriores, embora a nova pesquisa adicione profundidade e detalhes extras ao que realmente está acontecendo dentro do reator. O efeito final é reduzir a eficiência do tokamak, que não é algo que você realmente deseja quando está tentando colocar uma fonte de energia de última geração em funcionamento.
“Se você entende, pode encontrar maneiras de operar instalações de fusão sem ela”, diz o físico Roscoe White.
O que os cientistas estão tentando fazer com o tokamak e outros projetos de fusão nuclear é imitar as reações que acontecem no Sol – não é um grande desafio. Se acertarmos, esse processo de fusão de dois núcleos atômicos em um deve nos dar uma maneira de gerar eletricidade a partir de algo tão simples como água e sal, com muito poucos resíduos.
Embora a ideia seja ótima, fazê-la funcionar de maneira confiável, acessível e acessível a todos ainda está longe. No entanto, há esperanças de que a energia de fusão possa contribuir para a rede nos próximos 10 anos.
As simulações e ferramentas de processamento de software desenvolvidas pelos pesquisadores aqui foram feitas sob medida para o trabalho – como “construir um microscópio” para capturar um fenômeno específico nas palavras de White – e os mesmos modelos podem ser usados novamente no futuro para analisar e melhorar ainda mais o design do tokamak.
“As ferramentas desenvolvidas nesta pesquisa permitiram vislumbrar a dinâmica complicada e auto-organizada dos chilros em um tokamak”, diz Duarte.
Publicado em 25/07/2020 17h13
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