As atualizações do reator de fusão “Sol artificial” da Coreia produziram outro resultado recorde, com novos componentes capazes de suportar melhor temperaturas escaldantes e sustentar uma bola rodopiante de plasma de 100 milhões de graus durante quase 50 segundos.
É um salto de quase 20 segundos em relação ao reator Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR), da Coreia, que vem quebrando seus próprios recordes nos últimos anos de quanto tempo pode gerar e conter plasma incrivelmente quente em seu casco em forma de donut.
A 100 milhões de graus Celsius, os isótopos pesados de hidrogénio no plasma (uma nuvem quente de gás ionizado) são forçados a fundir-se, libertando energia de uma forma semelhante ao que está acontecendo no núcleo do Sol.
No entanto, o desafio da fusão nuclear – que promete energia mais limpa e quase ilimitada – é conter este ciclo contorcido de plasma utilizando campos magnéticos.
O resultado mais recente do KSTAR é impressionante porque enfrenta alguns desafios importantes no caminho para a energia de fusão, embora outros reatores de fusão na mesma classe de tecnologia tenham empurrado os limites ainda mais.
Ao testar os novos componentes, a KSTAR está preparando o caminho para o Reator Termonuclear Experimental Internacional (ITER) – que poderá ser o maior reator de fusão tokamak do mundo se conseguir superar rupturas orçamentais e obstáculos técnicos.
O novo recorde do KSTAR – anunciado pelo Instituto Coreano de Energia de Fusão (KFE) na semana passada – decorre de atualizações feitas em 2023 no divertor do reator, um componente que lida com as temperaturas mais altas dentro do reator enquanto canaliza os resíduos.
O divertor do KSTAR agora é feito de tungstênio, que tem um ponto de fusão muito alto, mas não absorve o combustível de plasma como uma esponja nem reage com ele da mesma forma que os desviadores anteriores à base de carbono fariam.
A instalação dos novos desviadores foi concluída no ano passado, ajudando a estender o tempo recorde de fusão do KSTAR para 48 segundos em sua última execução de 3 meses, ante meio minuto em 2021.
“Apesar de ser o primeiro experimento executado no ambiente do novo tungstênio desvios, testes completos de hardware e preparação de campanha nos permitiram alcançar resultados que superam os registros anteriores do KSTAR em um curto período”, explicou Si-Woo Yoon, diretor do Centro de Pesquisa KSTAR, em um comunicado.
No entanto, o desempenho do divertor em temperaturas sete vezes maiores que a do Sol precisava ser comprovado; não era de forma alguma uma coisa certa.
Os pesquisadores da KFE esperavam que ele funcionasse como um divertor à base de carbono, mas havia o risco de o tungstênio se quebrar ou de a nova configuração não conseguir gerar plasma.
Não só o material do divertor mudou, mas também a sua forma.
“No início da campanha, a temperatura da parede interna do tokamak não subiu bem”, diz o físico da KFE Hyunseok Kim, mas os investigadores conseguiram ajustar-se rapidamente às novas condições operacionais para misturar o plasma com campos magnéticos.
O divertor de tungstênio também não foi a única atualização que ajudou a melhorar o desempenho do KSTAR.
Pesquisadores da KFE, colaborando com o Laboratório de Física de Plasma de Princeton do Departamento de Energia dos EUA e escrevendo na Nature Communications em fevereiro, descreveram como encontraram uma maneira de estabilizar fraquezas na borda do plasma causadas por defeitos minúsculos nas bobinas magnéticas que prendem o plasma.
lugar.
A melhoria levou a um segundo marco – conter o plasma num estado altamente eficiente denominado alto confinamento ou “modo H” durante 102 segundos.
As tentativas anteriores foram limitadas a alguns segundos antes que o desempenho caísse drasticamente.
Idealmente, uma central elétrica de fusão totalmente operacional funcionaria a temperaturas críticas em modo H durante períodos suficientemente longos para gerar uma fonte sustentável de energia.
Estas conquistas representam um passo monumental em direção a este objetivo.
Hyeon-seon Han, físico de plasma da Equipe de Pesquisa de Cenários de Alto Desempenho da KFE, diz que a equipe está atualmente revisando este último lote de dados experimentais, que alimentarão os preparativos do ITER, reunindo seus resultados para publicação e planejando sua próxima campanha.
Han espera que em breve eles possam ultrapassar a marca de 50 segundos em seu caminho para o objetivo final do projeto de atingir 300 segundos de operação de plasma com temperaturas acima de 100 milhões de graus até o final de 2026.
Isso é seis vezes mais do que o recorde atual do KSTAR, e ainda minutos a menos do que o reator Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) da China, que em abril do ano passado poderia gerar e sustentar plasma por quase sete minutos.
Mas são necessárias enormes quantidades de energia para alimentar reactores de fusão e gerar reações de plasma, mesmo durante alguns segundos – pelo que a sua capacidade de gerar energia limpa abundante ainda está a várias décadas de distância.
Publicado em 02/04/2024 23h27
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