Um grupo de pesquisadores afiliados a várias instituições na Coreia do Sul atingiu um novo marco no desenvolvimento da fusão como fonte de energia - eles conseguiram uma reação que produziu uma temperatura de 100 milhões de kelvins e durou 20 segundos. Em seu artigo, publicado na revista Nature, o grupo descreve seu trabalho e planos para os próximos anos.
Nos últimos anos, os cientistas vêm tentando criar reações de fusão sustentáveis dentro de usinas de energia como meio de gerar calor para ser convertido em eletricidade.
Apesar dos avanços significativos, o objetivo principal ainda não foi alcançado. Os cientistas que trabalham no problema enfrentaram dificuldades em controlar as reações de fusão - os menores desvios levam à instabilidade que impede a reação de prosseguir.
O maior problema está relacionado à liberação de calor, que é medida em milhões de graus. Nenhum material, é claro, pode conter um plasma tão quente, e é por isso que ele levita com a ajuda de ímãs.
Duas abordagens foram desenvolvidas: uma é chamada de barreira de borda, que molda o plasma de forma a evitar que ele escape. A outra abordagem é chamada de barreira de transporte interno, e é a usada por cientistas do Centro de Pesquisa Avançada da Coréia para Tokamaks Supercondutores, onde novas pesquisas estão sendo feitas. Ele funciona criando uma área de alta pressão perto do centro do plasma para mantê-lo sob controle.
Os pesquisadores observam que o uso de uma barreira de transporte interna resulta em um plasma muito mais denso do que a outra abordagem, e é por isso que eles decidiram usá-lo.
Com um grande número de íons rápidos estabilizando a turbulência do plasma central, geramos plasma a uma temperatura de 100 milhões de Kelvin por até 20 segundos sem instabilidades nas bordas do plasma ou acúmulo de impurezas. A baixa densidade do plasma combinada com o consumo moderado de energia é a chave para estabelecer este regime, mantendo uma alta proporção de íons rápidos. Este modo raramente está sujeito a falhas e pode ser mantido de forma confiável mesmo sem controle sofisticado e, portanto, representa um caminho promissor para reatores de fusão comerciais.
Os cientistas observam que a densidade mais alta facilita a geração de temperaturas mais altas perto do núcleo. Isso também resulta em temperaturas mais baixas perto das bordas do plasma, o que reduz o estresse no equipamento usado para contê-lo.
No último teste na instalação, a equipe de cientistas conseguiu gerar calor de até 100 milhões de kelvins e sustentar a reação de fusão por 20 segundos.
Outras equipes geraram temperaturas semelhantes ou mantiveram suas reações por um período de tempo semelhante, mas esta é a primeira vez que ambas foram alcançadas em uma única reação.
No futuro, os cientistas planejam atualizar seus equipamentos para usar o que aprenderam nos últimos anos de pesquisa, substituindo alguns componentes, como os elementos de carbono nas paredes da câmara, por novos feitos de tungstênio, por exemplo.
O artigo da equipe foi publicado na revista Nature.
2022-09-08 17:41:12
Autor: Vitalii Babkin