Fabrício Mainenti
RedatorTrês dos reatores experimentais de fusão nuclear mais promissores do planeta estão localizados na Ásia. O JT-60SA, no qual a Europa participa, está instalado em Naka, no Japão. Não muito longe dali, em Hefei, na China, o CFETR (Reator de Teste de Engenharia de Fusão Chinês) está em construção.
No entanto, o foco principal deste artigo é o reator de fusão KSTAR (Reator de Pesquisa Avançada de Tokamak Supercondutor da Coreia), localizado em Daejeon, na Coreia do Sul.
Esta última instalação é operada pelo KFE (Instituto Coreano de Energia de Fusão) e visa demonstrar que a energia de fusão em escala comercial é viável. E está bem encaminhada. De fato, acaba de alcançar o marco mais significativo no campo da fusão nuclear até o momento neste ano: manter um plasma estável em temperaturas de fusão por 102 segundos. É um feito notável, considerando que estabilizar o plasma nessas condições não é tarefa fácil.
No entanto, vale a pena analisar mais de perto o que os pesquisadores que operam o reator KSTAR conquistaram. Eles conseguiram exatamente isso: manter o plasma em modo de alto confinamento (modo H) por 102 segundos, enquanto simultaneamente mantinham a temperatura do plasma em 100 milhões de graus Celsius por 48 segundos.
Esses são números recordes. De qualquer forma, não é apenas o que eles alcançaram que é importante; também é crucial entender como eles fizeram isso.
Uma peça-chave na energia de fusão
Manter uma temperatura de plasma de 100 milhões de graus Celsius ou mais ao longo do tempo é essencial na fusão nuclear. Isso ocorre porque, nessas condições, os núcleos ionizados de deutério e trítio adquirem a energia cinética necessária para superar sua repulsão elétrica natural e se fundir.
No entanto, lidar com um plasma a uma temperatura tão alta é extremamente complexo. Em reatores de confinamento magnético, como o KSTAR, um sistema sofisticado de ímãs de alta potência é responsável por confinar esse combustível ionizado a temperaturas extremamente altas.
O problema é que o plasma está sujeito a turbulências naturais, especialmente intensas na camada mais externa desse gás. Compreender o comportamento do plasma quando os processos de fusão nuclear se iniciam é essencial para encontrarmos uma solução que nos permita controlá-lo com precisão e, consequentemente, estabilizá-lo.
Um dos fatores determinantes para o sucesso recente do KSTAR é o uso do novo desviador de tungstênio. Este componente é feito de aço inoxidável, embora incorpore blindagens de tungstênio que resistem ao bombardeio de nêutrons de alta energia provenientes do plasma, transformando sua energia cinética em calor. A água que circula dentro do desviador libera essa energia térmica e o resfria.
O tungstênio foi escolhido para o ajuste fino das blindagens de plasma por ter o ponto de fusão mais alto entre os metais: impressionantes 3.422 graus Celsius. Além disso, o desviador purifica o plasma, permitindo a remoção de cinzas e impurezas resultantes da reação de fusão nuclear e da interação do plasma com a camada mais externa do manto.
Segundo o Instituto Coreano de Energia de Fusão, o desviador de carbono instalado anteriormente atingiu seu limite à medida que os experimentos se intensificaram e as temperaturas aumentaram. O próximo passo é ambicioso: operar o reator por 300 segundos a temperaturas superiores a 100 milhões de graus Celsius.
Essa conquista nos dá motivos para otimismo, mas não devemos esquecer que manter um plasma estável por minutos, ou mesmo horas, e garantir que o reator gere mais energia do que consome é, sem dúvida, um dos maiores desafios da engenharia científica.
Imagem de capa | Michel Maccagnan
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