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

O reator experimental de fusão nuclear JT-60SA está localizado em Naka, uma pequena cidade próxima a Tóquio, no Japão. Sua construção começou em janeiro de 2013, mas não foi feita do zero. Para isso, 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 final de 2023, está pronta para realizar testes de plasma.

Esta máquina é um dispositivo tokamak que, assim como o JET e o futuro ITER, utiliza o confinamento magnético de plasma ionizado contendo núcleos de deutério e trítio para desencadear reações de fusão nuclear. Seja como for, esta máquina é titânica, com 15,4 metros de altura e 13,7 metros de diâmetro. No entanto, o mais impressionante são as especificações que nos permitem imaginar seu desempenho.

Ela é capaz de confinar um plasma com um volume de 130 m³, além de gerar um campo magnético toroidal de 2,25 teslas e sustentar uma corrente interna de 5,5 MA (5,5 milhões de amperes). Esses números são impressionantes e, presumivelmente, quando o ITER estiver pronto para iniciar os primeiros testes de plasma, seus resultados serão ainda mais notáveis. Nos próximos meses, à medida que o reator JT-60SA apresentar seus primeiros dados, eles serão analisados em grande detalhe.

JT-60SA já possui um dos sistemas de diagnóstico mais avançados do mundo

Em 22 de abril, chegaram às instalações do JT-60SA os últimos componentes necessários para que os engenheiros japoneses e europeus montassem o sistema de diagnóstico de dispersão de Thomson. Sempre que pesquisadores que operam esta máquina altamente complexa realizam um experimento, precisam saber com a maior precisão possível a temperatura e a densidade dos elétrons no plasma.

O principal problema que enfrentam é que não é possível obter esses dados por meio de medições diretas. Para que a fusão dos núcleos de deutério e trítio ocorra, o plasma que os contém deve atingir uma temperatura de pelo menos 150 milhões de graus Celsius, e qualquer sensor que entre em contato com ele nessa temperatura não resistirá. É por isso que os engenheiros do reator JT-60SA foram forçados a desenvolver um sistema de diagnóstico extraordinariamente sofisticado.

Os componentes do equipamento de medição de dispersão de Thomson foram projetados e fabricados na Itália, Romênia e Japão. Em termos gerais, esse dispositivo consegue medir a temperatura e a densidade dos elétrons no plasma analisando a luz que ele emite com um feixe de laser de alta potência espalhado, precisamente, pelos próprios elétrons. De certa forma, a interação entre o laser e o plasma é o que permite aos engenheiros calcular indiretamente a temperatura e a densidade.

O reator JT-60SA terá dois sistemas de diagnóstico de dispersão de Thomson. O destinado ao núcleo foi desenvolvido no Japão, e o da borda do plasma foi concebido na Europa. Ambos estão sendo instalados e, se tudo correr bem, esta máquina terá um dos equipamentos de diagnóstico e medição mais avançados existentes em poucos meses. A fusão nuclear já não representa um desafio do ponto de vista da física fundamental. Se ainda não temos reatores comerciais de energia de fusão, é porque essa tecnologia ainda precisa superar diversos desafios no campo da engenharia. O ajuste fino deste sistema de diagnóstico foi um deles.

Imagem | QST

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