Por mais de meio século, cientistas de todo o mundo têm tentado acender um fragmento de um Sol artificial na Terra — para criar as condições necessárias para uma reação termonuclear autossustentável. A cada tentativa, a solução se mostrou inatingível, tão imprevisível e incontrolável é o plasma aquecido a centenas de milhões de graus. Ainda não há solução, mas cada nova instalação nos aproxima do momento em que a humanidade poderá obter uma fonte praticamente inesgotável de energia limpa proveniente da fusão termonuclear.
Fonte da imagem: CCTV
Em uma conferência sobre energia de fusão que está sendo realizada em Xangai, cientistas chineses revelaram alguns detalhes do projeto Huanliu-4, uma instalação de última geração projetada para pesquisar tecnologias de fusão termonuclear controlada. A instalação pretende ser o próximo estágio no programa de confinamento magnético de plasma da China e impulsionar o desenvolvimento de reatores capazes de gerar eletricidade pela fusão de núcleos atômicos leves.
O Huanliu-4 será baseado em um tokamak avançado — um dispositivo em forma de toroide no qual um feixe de plasma superaquecido é confinado por poderosos campos magnéticos. Nesses sistemas, o combustível é tipicamente uma mistura de isótopos de hidrogênio — deutério e trítio. A temperaturas de centenas de milhões de graus, os núcleos superam a repulsão eletrostática e se fundem, liberando energia. O principal desafio de engenharia não é apenas aquecer o plasma, mas também manter a operação estável sem perda excessiva de partículas e energia devido a processos turbulentos.
A nova instalação foi projetada para abordar questões cruciais para as futuras usinas de fusão nuclear: aumentar a densidade do plasma, estender o tempo de confinamento do plasma e reduzir os danos aos componentes internos do reator causados pelos fluxos de nêutrons. Huanliu-4 será a primeira a utilizar sistemas magnéticos baseados em supercondutores de alta temperatura nessa escala. Isso permitirá aumentar a intensidade do campo magnético para 25 T sem aumentar o tamanho da instalação, o que poderá melhorar a eficiência econômica das futuras usinas de fusão nuclear.
Uma linha de produção de ímãs será estabelecida até 2028. Em julho do próximo ano, os desenvolvedores do projeto Huanliu-4 se mudarão para um novo prédio de produção de 500 metros quadrados, onde os componentes do reator serão fabricados. As bases para as tecnologias necessárias estão sendo desenvolvidas em outro projeto, o CRAFT (Centro Abrangente de Pesquisa para Tecnologia de Fusão), em Hefei.
A montagem da instalação está prevista para o início da década de 2030. Ela não gerará eletricidade, mas será uma das etapas finais de engenharia antes da construção da primeira usina de fusão nuclear de demonstração. Além de utilizar supercondutores de alta temperatura, o projeto Huanliu-4 testará novos métodos para proteger a primeira parede do reator contra nêutrons, bem como tecnologias de controle de plasma utilizando inteligência artificial.