Europa e Japão estão prontos: vão iniciar os experimentos de fusão nuclear mais ambiciosos da história

O maior reator experimental do tipo tokamak para fusão nuclear que existe se chama JT-60SA e está em Naka, uma pequena cidade não muito distante de Tóquio (Japão). A construção desse equipamento começou em janeiro de 2013, mas não partiu do zero; tomou como base o reator JT-60, seu precursor, uma máquina que entrou em operação em 1985 e que, por mais de três décadas, alcançou marcos muito importantes no campo da energia de fusão.

A montagem do JT-60SA foi concluída no início de 2020 e, desde o fim de 2023, o equipamento está pronto para iniciar os primeiros testes com plasma. Essa máquina é um dispositivo tokamak que, assim como o JET e o futuro ITER, recorre ao confinamento magnético do plasma ionizado. Embora o objetivo final da fusão seja usar deutério e trítio, o JT-60SA utiliza inicialmente apenas deutério em seus experimentos, já que não foi projetado para lidar com as altas cargas de nêutrons do trítio (essa será uma tarefa do ITER). Seja como for, essa máquina é titânica.

Ela tem uma altura de 15,4 metros e um diâmetro de 13,7 metros. No entanto, o mais impressionante são as “especificações”, que nos permitem ter uma ideia do seu desempenho. Ela é capaz de confinar um plasma com volume de 130 m³, além de gerar um campo magnético toroidal de 2,25 teslas e sustentar uma corrente no interior do plasma de 5,5 MA (5,5 milhões de amperes). Esses números são impressionantes e, presumivelmente, quando o ITER estiver pronto para iniciar seus primeiros testes com plasma, seus valores serão ainda mais surpreendentes.

Um prodígio da engenharia

Durante os últimos dois anos, os engenheiros japoneses e europeus que trabalham no reator JT-60SA instalaram nessa máquina vários sistemas extraordinariamente sofisticados que terão um papel central na próxima campanha de experimentos. Um desses sistemas é composto por duas bobinas em forma de anel, com 8 metros de diâmetro, que foram projetadas especificamente para controlar o confinamento do plasma, que se desloca em altíssima velocidade no interior da câmara de vácuo. Um detalhe impressionante: esses dois dispositivos foram bobinados diretamente dentro do próprio reator.

No entanto, outra das soluções tecnológicas que esses engenheiros instalaram no reator nos últimos meses é, se possível, ainda mais surpreendente. Sempre que os pesquisadores que operam essa máquina extremamente complexa realizam um experimento, precisam conhecer com a maior precisão possível a temperatura e a densidade dos elétrons do plasma. O principal problema que enfrentam é que não é possível obter esses dados por meio de medições diretas.

Em Xataka Brasil

“Sol artificial”: reator de fusão da China ultrapassa limite considerado inalcançável e muda as regras do jogo da energia nuclear

Para que a fusão dos núcleos de deutério e trítio ocorra, é necessário que o plasma que os contém atinja uma temperatura de pelo menos 150 milhões de graus Celsius — e qualquer sensor que entre em contato com ele nessa temperatura não sobreviveria. Esse é o motivo pelo qual os engenheiros do reator JT-60SA foram obrigados a desenvolver um sistema de diagnóstico extraordinariamente sofisticado. Os componentes do equipamento de medição por espalhamento de Thomson foram projetados e fabricados na Itália, Romênia e Japão.

De forma geral, esse sistema consegue medir a temperatura e a densidade dos elétrons do plasma analisando a luz que ele emite quando um feixe de laser de alta potência é dispersado, justamente, pelos próprios elétrons do plasma. De certa forma, é a interação entre o laser e o plasma que permite aos engenheiros calcular indiretamente a temperatura e a densidade. O reator JT-60SA terá dois sistemas de diagnóstico por espalhamento de Thomson: o do núcleo foi desenvolvido no Japão, e o da borda do plasma foi concebido na Europa.

Em Xataka Brasil

Europa e Japão trabalham lado a lado no maior avanço técnico da humanidade: o reator de fusão nuclear

Esse enorme esforço valeu a pena. O reator já está quase pronto para iniciar a próxima campanha de experimentos. Falta apenas realizar uma partida gradual que permita testar os principais sistemas dessa máquina e, no final de 2026, os experimentos terão início. Eles se estenderão por seis meses.

O mais impressionante é que essa campanha levará o JT-60SA a um nível de corrente sem precedentes, o que permitirá sustentar pulsos de plasma mais longos e em regime estacionário. Os pesquisadores que operam o reator confiam que tudo o que aprenderem nesses experimentos será muito valioso para levar o futuro ITER ao sucesso. Resta torcer para que o desempenho do JT-60SA esteja, de fato, à altura das expectativas.

Imagem: QST

Este texto foi traduzido/adaptado do site Xataka Espanha.