Depois de um longo desenvolvimento de sete anos, um reator experimental de fusão no Reino Unido foi ligado com sucesso, alcançando o ‘primeiro plasma’: a confirmação de que todos os seus componentes podem trabalhar juntos para aquecer o gás hidrogênio na fase de plasma da matéria.
Essa transição – alcançada na semana passada por uma máquina chamada MAST Upgrade em Culham, Oxfordshire – é o ingrediente fundamental de um reator de fusão nuclear em funcionamento, um sonho que os cientistas vêm tentando realizar há décadas.
Na fusão nuclear, os núcleos de dois ou mais elementos mais leves se fundem em um núcleo mais pesado e liberam energia. Esse fenômeno é o que acontece no coração do Sol, e se pudermos recriar e manter as mesmas reações na Terra em escala suficiente, poderemos colher os frutos de uma energia limpa, virtualmente ilimitada e de baixo carbono.
Não que ainda estejamos lá, mas a conclusão bem-sucedida e o primeiro teste de atualização do MAST é um marco significativo na jornada. A instalação original do MAST (Mega Amp Spherical Tokamak) funcionou de 1999 a 2013, e seu sucessor está em obras desde então, portanto, é uma importante prova de conceito.
“Queremos que o Reino Unido seja um líder mundial em energia de fusão e capitalize seu incrível potencial como fonte de energia limpa que pode durar centenas de anos”, disse a ministra da Ciência do Reino Unido, Amanda Solloway, em um comunicado.
“Ligar o dispositivo de atualização MAST é um momento marcante para este experimento de fusão nacional e nos leva mais um passo em direção ao nosso objetivo de construir a primeira usina de fusão do Reino Unido até 2040.”
Um reator de fusão requer algum tipo de dispositivo para controlar as reações que ocorrem no plasma. Tokamaks – dispositivos circulares que usam campos magnéticos para conter o plasma criado pela reação de fusão – são um dos principais projetos para esse dispositivo.
Por muito tempo, os tokamaks empregaram uma configuração em forma de donut, mas os dispositivos mais recentes, como a atualização MAST, são exemplos de um design de tokamak esférico mais avançado, que deve fornecer vários benefícios em termos de eficiência e desempenho.
A atualização do MAST, que é operada pelo Centro de Culham para Energia de Fusão (CCFE), que faz parte da Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido (UKAEA), também precisará de todas essas vantagens. Agora que está operacional, o experimento de fusão tem alguns desafios bem grandes a resolver nos próximos anos.
Em primeiro lugar, está a exaustão de calor. Os reatores de fusão criam quantidades incríveis de calor que podem danificar os componentes do reator. Para corrigir esse problema, o MAST Upgrade testará um novo tipo de sistema de exaustão chamado ‘Super-X divertor’, projetado para reduzir as cargas de calor e energia das partículas que saem do plasma.
Se o divertor for bem-sucedido, ele pode oferecer uma redução de calor de 10 vezes em comparação com o que era possível antes, o que pode ser suficiente para tornar os reatores de fusão uma tecnologia econômica em futuras usinas.
Esse é um grande se, mas tudo sobre reatores de fusão é grande, e a atualização do MAST – apesar de ser um projeto enorme que levou sete anos para ser construído – é apenas uma pequena parte do quebra-cabeça inteiro.
O dispositivo é na verdade um teste para um projeto ainda maior, o Tokamak Esférico para Produção de Energia (STEP), que será o primeiro protótipo de usina de fusão do Reino Unido, com conclusão prevista para 2040.
Enquanto isso, o que os pesquisadores podem aprender com a atualização do MAST também informará outro grande empreendimento: o maior experimento de fusão nuclear do mundo, chamado International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER).
O ITER está sendo montado no sul da França, envolvendo milhares de cientistas de mais de 30 países. Está sendo planejado há anos e está cerca de cinco anos atrasado, mas quando o projeto for concluído (estimado em cerca de US $ 65 bilhões), o ITER será nossa melhor chance até agora de mostrar que a energia produzida pela fusão nuclear pode ser aproveitado por mãos humanas.
Podemos estar anos longe da descoberta, mas a atualização do MAST é um grande passo para nos levar até lá.
“O ITER é a próxima geração de dispositivos de fusão”, explica o físico do CCFE Andrew Thornton.
“A atualização do MAST oferecerá suporte fornecendo dados de experimentos que fazemos aqui para direcionar como operar essa máquina no futuro.”
Publicado em 05/11/2020 23h31
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