Avanços na pesquisa de fusão nuclear na UKAEA

Um marco importante na pesquisa de energia de fusão está ocorrendo com a mais recente campanha científica na instalação Mega Amp Spherical Tokamak (MAST) Upgrade, localizada no campus da Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido (UKAEA) em Culham.

Essa ambiciosa campanha de 100 dias envolverá mais de 100 cientistas de 37 instituições em todo o mundo. Juntos, eles conduzirão mais de 50 experimentos para explorar o potencial da energia de fusão.

"Esta será a campanha científica mais empolgante que o MAST Upgrade já realizou, com foco claro em entender como confinar e estabilizar plasmas de fusão de alto desempenho, garantindo ao mesmo tempo um exaustor de energia eficaz", disse James Harrison, Líder Científico do MAST Upgrade na UKAEA.

A energia de fusão é o processo que alimenta o sol e as estrelas. Ela oferece a possibilidade de uma fonte de energia limpa, segura e abundante. No entanto, para atingir a fusão, os cientistas precisam primeiro criar e confinar um gás super aquecido, chamado plasma, dentro de um campo magnético forte.

Este plasma, composto por deutério e trítio (tipos de hidrogênio), pode atingir temperaturas superiores a 100 milhões de graus Celsius.

Um dispositivo de fusão único

"O MAST Upgrade é uma máquina de fusão compacta projetada no formato de uma maçã sem miolo, em contraste com outros tokamaks em forma de anel", mencionou a UKAEA em um comunicado de imprensa.

Esse design inovador oferece potenciais vantagens para futuras usinas de energia de fusão, incluindo maior eficiência e redução de custos.

Durante esta campanha, a equipe pretende gerar um recorde de 1.600 pulsos de plasma. Cada "pulso" é o tempo em que o plasma é confinado dentro do recipiente interno da máquina.

Isso permitirá que os cientistas coletem grandes quantidades de dados para entender melhor o comportamento do plasma.

Notavelmente, a pesquisa se concentrará em duas áreas críticas. Primeiro, os cientistas estudarão como aumentar a pressão no núcleo do plasma. Maior pressão leva a maior eficiência nas reações de fusão.

Segundo, os experimentos buscarão maneiras de controlar o exaustor do plasma. Esse exaustor, um fluxo de partículas extremamente quentes, deve ser cuidadosamente gerenciado para proteger os componentes da máquina.

O Super-X divertor do MAST para gerenciar o exaustor de plasma

O MAST Upgrade é conhecido por seu inovador divertor Super-X. Essa tecnologia pode reduzir a temperatura do exaustor de plasma em dez vezes.

"Resultados anteriores demonstraram a eficácia do inovador divertor Super-X do MAST Upgrade, mostrando uma redução de 10 vezes na temperatura do exaustor sem impactar o plasma quente no núcleo", acrescentou o Dr. Fulvio Militello, Diretor de Ciência do Plasma e Operações de Fusão.

"Esta campanha tem como objetivo expandir esses resultados impressionantes e explorar se divertores mais compactos e econômicos podem alcançar reduções similares na temperatura do exaustor."

Neste ano, o MAST Upgrade foi aprimorado com uma nova crioplanta. Esse investimento de £5 milhões, financiado pela UKAEA e pelo Conselho de Pesquisa em Engenharia e Ciências Físicas, permite que a máquina opere em temperaturas significativamente mais altas.

A crioplanta resfria os ímãs e outros componentes, permitindo que o plasma atinja impressionantes 35 milhões de graus Celsius – mais do que o dobro da temperatura alcançada em campanhas anteriores.

Compartilhando progresso para a energia de fusão comercial
Essas temperaturas mais altas criam condições mais próximas das esperadas nas futuras usinas de energia de fusão, como a STEP (Spherical Tokamak for Energy Production), a usina de fusão protótipo do Reino Unido, planejada para West Burton, em Nottinghamshire.

Além disso, a UKAEA compartilhará atualizações sobre essa campanha científica com pesquisadores de fusão ao redor do mundo.

"A quarta rodada de experimentos do MAST Upgrade acelerará nosso progresso científico, aprofundando a compreensão e otimização dos futuros projetos de tokamaks e usinas de fusão, nos aproximando um passo a mais da energia de fusão comercial", concluiu Militello.

Fonte: www.gov.uk/government/news / UKAEA

Foto: Neil Viner do EPSRC ao lado de Ian Chapman e Andrew Kirk da UKAEA e Tim Peake no MAST Upgrade.