Cientistas americanos desenvolveram ímãs supercondutores compactos para pequenos reatores de fusão

Pesquisadores do Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA descobriram uma nova maneira de produzir pequenos ímãs poderosos para reatores de fusão. A tecnologia é simples e confiável, o que promete aproximar o advento dos reatores de fusão comerciais e dar à humanidade acesso a energia infinita e limpa.

Fonte da imagem: PPPL

Hoje, para reatores termonucleares de pesquisa de todos os tipos, bem como para o reator ITER, estão sendo criados ímãs baseados em supercondutividade de baixa temperatura (menos frequentemente, os comuns baseados em cobre). Infelizmente, a supercondutividade de baixa temperatura limita muito o campo magnético máximo possível, o que força os ímãs supercondutores a serem muito grandes, e isso leva a um aumento no tamanho dos reatores de fusão com todas as consequências negativas para a economia dos processos.

A supercondutividade de alta temperatura pode se tornar uma saída, o que permitirá multiplicar a força dos campos magnéticos e reduzir o tamanho dos próprios ímãs. Quanto menores os ímãs, mais compacta a zona de trabalho ativa de um reator termonuclear. Tais reatores são fáceis de manter e operar economicamente. É nessa direção que um grupo de cientistas do Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) trabalhou, juntamente com colegas da Advanced Conductor Technologies, da Universidade do Colorado em Boulder e do National High Magnetic Field Laboratory em Tallahassee, Flórida.

Pesquisadores desenvolveram uma tecnologia para a produção de ímãs supercondutores compactos com duas grandes melhorias. Primeiro, eles selecionaram materiais para criar condutividade de alta temperatura. Em segundo lugar, foi desenvolvida uma tecnologia para criar bobinas de uma determinada forma sem o uso de materiais isolantes. Um fio supercondutor sem isolamento simplesmente se encaixa nas ranhuras feitas para ele na base da bobina, e isso simplifica muito o processo de fabricação de ímãs.

«O custo das bobinas de enrolamento é muito menor porque não temos que passar pelo processo caro e propenso a erros de impregnação de epóxi a vácuo”, disse o pesquisador principal. “Em vez disso, você enrola diretamente o condutor no formulário do carretel.”

Este desenvolvimento é especialmente importante para o desenvolvimento dos chamados tokamaks esféricos, que se parecem com uma maçã, e não como um donut de um tokamak clássico. Para tokamaks esféricos, o tamanho é de suma importância. Esses reatores podem ser bastante compactos, mas seus campos magnéticos têm formas muito, muito complexas, o que impõe requisitos rígidos aos ímãs. Ímãs compactos podem resolver esses problemas e, esperamos, mais cedo ou mais tarde isso acontecerá.