Olhando para o prédio de sete andares com o reitor de fusão do projeto ITER, pode-se imaginar que o tamanho importa. E, no entanto, os cientistas não estão abandonando suas tentativas de reduzir o tamanho das instalações termonucleares a um tamanho razoável, o que realmente tornará a energia termonuclear economicamente justificada. Uma dessas direções está sendo estabelecida no Instituto de Tecnologia de Massachusetts – esses são ímãs supercondutores superpotentes e compactos.
Vista superior de um novo ímã supercondutor. Fonte da imagem: MIT
Os desenvolvedores acreditam que a ciência fez o suficiente para criar reatores termonucleares comercialmente viáveis baseados em tokamaks tradicionais. Com base no conhecimento adquirido, você pode criar um reator termonuclear compacto. Tudo o que é necessário é fazer eletroímãs muito mais poderosos do que os que estão sendo produzidos atualmente. Isso permitirá manter o plasma aquecido a 100 milhões e mais graus Celsius em reatores de pequeno volume. Em particular, os novos ímãs supercondutores criados no MIT devem reduzir o volume das câmaras de trabalho dos reitores em 40 (!) Vezes.
A ideia dos desenvolvedores é que os ímãs supercondutores tradicionais, por exemplo, aqueles envolvidos no projeto ITER, usam supercondutividade de baixa temperatura (eles esfriam a uma temperatura de cerca de -269 ° C), e para um aumento múltiplo no força do campo magnético, é o suficiente para mudar para a supercondutividade de alta temperatura. Um simples aumento na temperatura de operação dos ímãs aumentará significativamente a intensidade do campo sem a invenção de qualquer tecnologia exclusiva. Resta apenas fazer esse ímã. E foi feito e até testado!
Recentemente, no laboratório do MIT, os cientistas, junto com a startup Commonwealth Fusion Systems (CFS), que propôs a ideia de um novo ímã, testaram um ímã exclusivo para futuros reatores de fusão compactos. Quando resfriado a uma temperatura de cerca de -253,15 ° C, o ímã experimental desenvolveu uma intensidade de campo magnético recorde de 20 Tesla. Argumenta-se que não há análogos para isso.
Para testar o conceito, um reator termonuclear de laboratório SPARC será criado com base em 18 desses ímãs até 2025. Seu diâmetro será de cerca de 3 metros, mas cada eletroímã conterá 267 km de fita especial de materiais supercondutores, dobrada em 16 placas em forma de D. Alega-se que um novo material em fita (rolos) tornou-se recentemente disponível comercialmente e abrirá caminho para a comercialização da tecnologia.
O lançamento de um modelo de laboratório do reator em 2025 deverá demonstrar a capacidade de gerar mais energia do que absorve para suportar a reação de fusão. Na próxima etapa, está prevista a construção de um reator ARC experimental com uma câmara de trabalho duas vezes maior em diâmetro – até 7 metros, mas ainda será a metade do reator ITER. O projeto ARC, que foi anunciado em 2015, irá produzir eletricidade com uma eficiência de mais de um – até 3 ou até 6 vezes.
«O nicho que temos preenchido é o de usar a física convencional de plasma, projetos convencionais e engenharia de tokamak, mas trazer uma nova tecnologia de ímã para eles, dizem os cientistas. “Portanto, não precisamos inovar em meia dúzia de áreas diferentes. Simplesmente inovamos no ímã e, em seguida, aplicamos a base de conhecimento que acumulamos nas últimas décadas. “