Cientistas britânicos desenvolveram uma tecnologia que monitorará a condição do vaso do reator de uma usina de fusão

O projeto do reator de fusão ITER no sul da França será a primeira demonstração de uma reação de fusão termonuclear positiva em instalações do tipo tokamak. O próximo passo, ainda não aprovado, será o projeto DEMO, ou seja, a construção da primeira usina de fusão da Europa. Os modos de operação térmica e outros do DEMO serão superiores aos do ITER, então muitas coisas precisam ser desenvolvidas de novo, o que já está acontecendo.

Uma equipe de cientistas britânicos em frente à câmara de trabalho de um reator termonuclear. Fonte da imagem: Universidade de Surrey

Um grupo de cientistas da Universidade Britânica de Surrey (Universidade de Surrey) desenvolveu uma tecnologia para monitorar tensões residuais em vasos de reatores de aço e soldas. A técnica de cientistas britânicos permite avaliar as características de resistência dos metais no volume das estruturas de aço, e não em pontos individuais. Isso é importante para a segurança dos reatores de fusão.

«Estamos agora entrando na fase de projeto de engenharia para a próxima geração de usinas de fusão, com base em décadas de pesquisa da UKAEA e da comunidade internacional de fusão mais ampla. Nossa equipe enfrentará os desafios de engenharia para acelerar a demonstração da fusão”, disse o Dr. Yiqiang Wang, Engenheiro de Materiais Sênior da Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido.

Espera-se que o corpo da câmara de trabalho do futuro reator DEMO seja feito de aço EUROFER 97 especialmente desenvolvido para ele e para outros reatores. A temperatura máxima no reator DEMO chegará a 650–700 °C, que é superior no reator ITER (300–550 °C). O aço para o reator ITER (SS316) também não é adequado para DEMO por outros motivos. Em particular, devido à maior sensibilidade do primeiro ao hélio (a camisa do reator ITER é resfriada por água e o DEMO será resfriado por hélio líquido), em contato com o qual ocorre fragilização, e aos nêutrons, sob a influência de que o aço incha.

Para DEMO e soluções subsequentes, foi desenvolvido o aço ferrítico-martensítico de baixa atividade EUROFER 97 e seus análogos em outros países. A baixa atividade também significa que o acúmulo de substâncias radioativas nas paredes do reator ocorrerá de forma mais lenta e sem crescimento significativo. Com o tempo, tudo isso terá que ser descartado e milhares de toneladas de aço radioativo podem se tornar um problema.

Os cientistas britânicos esperam que a nova técnica ajude a monitorar completamente os processos vitais nas paredes dos reatores, o que pode aproximar tanto a conclusão do projeto técnico DEMO (até 2030) quanto o comissionamento da usina (até 2048).