A tecnologia de lançamento de uma reação termonuclear usando um projétil de quartzo foi testada em extrema pressão

A First Light Fusion, com sede no Reino Unido, tornou-se o primeiro cliente comercial a ser aprovado para experimentos na Máquina Z no Sandia National Laboratories (SNL). A empresa First Light Fusion desenvolveu um “acelerador” de pressão único para lançar reações termonucleares, e experimentos em uma instalação americana permitiram testar a plataforma em níveis de pressão anteriormente inatingíveis.

Fonte da imagem: Sandia

O princípio de lançamento de uma reação termonuclear na plataforma First Light Fusion baseia-se na criação de condições em torno do alvo do combustível nas quais os átomos mais leves superam a repulsão de Coulomb e se fundem para formar átomos mais pesados, o que libera muita energia. Nos tokamaks, por exemplo, para esse fim é criada uma temperatura superior a 100 milhões de °C. Mas você pode ir por outro caminho e, em particular, prescindir do confinamento magnético. Para isso, foi inventada a retenção inercial, quando é criada extrema pressão ao redor do combustível, por exemplo, por um ou outro impacto.

A instalação Z Machine (Z-Pinch) nos Laboratórios Sandia é considerada a instalação elétrica pulsada mais potente do seu tipo no mundo. Na Europa também existe um dispositivo semelhante – Máquina 3, mas com características muito mais fracas. Os britânicos precisavam atingir um nível superior para confirmar as características do “acelerador” de pressão proprietário. Com uma potência máxima de 80 biliões de watts, a instalação dos EUA utiliza um electroíman para lançar projécteis a velocidades mais elevadas do que qualquer outra instalação no mundo.

First Light Fusion recebeu ou comprou os direitos de três fotos. No total, a Máquina Z dos Laboratórios Sandia faz cerca de 200 injeções por ano. O primeiro experimento bem-sucedido da First Light estabeleceu um novo recorde de pressão para o quartzo na instalação de Sandia, aumentando-a de 1,5 terapascais (TPa) para 1,85 TPa, preservando as amostras e proporcionando condições para as medições necessárias. Os testes confirmaram a validade dos modelos teóricos utilizados e do projeto do protótipo do sistema de ignição.

Curiosamente, há cerca de um ano, a First Light Fusion assinou um acordo de projeto e construção com a Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido (UKAEA) para abrigar o novo demonstrador da Máquina 4. A construção estava programada para começar em 2024 no campus de Culham, em Oxfordshire. A instalação está prevista para começar a operar em 2027. É improvável que a obtenção de permissão para experimentar a Máquina Z nos EUA tenha cancelado o projeto anterior. Aproveitar a energia termonuclear é uma tarefa tediosa e demorada. É costume avançar nesse sentido, verificando cada passo.

Acrescentemos que a instalação da Máquina 4 do First Light Fusion transferirá energia para o alvo de combustível devido ao impacto de um projétil de quartzo acelerado a uma velocidade de 60 km/s. Ao atingir um alvo, o “acelerador de velocidade” exclusivo da empresa acelerará os produtos de impacto para 200 km/s e os concentrará no alvo de combustível na forma de ondas esféricas que comprimem o alvo. A combinação do impacto cinético e do laser promete reduzir significativamente o consumo de energia de uma planta de fusão. Porém, a Máquina 4 também será um teste de conceito, que estará muito, muito longe de uma instalação termonuclear real.