Reator de fusão coreano acende plasma sete vezes mais quente que o núcleo do Sol por 30 segundos

O “sol artificial” da Coreia ganhou as manchetes esta semana. O reator de fusão KSTAR manteve o plasma a uma temperatura de cerca de 100 milhões ° C por quase 30 segundos, que é sete vezes mais quente do que no núcleo do Sol, onde ocorrem as reações termonucleares. E isso por si só é reconfortante. O mundo precisa de energia de fusão barata e infinita. Mas esse evento aconteceu há quase um ano (que noticiamos), e lembramos dele graças a uma publicação recente na Nature.

Fonte da imagem: Conselho Nacional de Pesquisa em Ciência e Tecnologia

No entanto, cientistas sul-coreanos contaram no artigo como obtiveram sucesso em confinar o plasma, então também temos algo para falar sem recontar as notícias antigas, como a maioria das outras publicações.

Os cientistas do KSTAR (Korea Institute of Fusion Energy) definiram a tarefa de alcançar a estabilidade do plasma no Tokamak Advanced Research tokamak. Este reator termonuclear, aliás, tornou-se um dos primeiros do mundo quando em 2007 colocou em prática o controle do campo magnético do reator usando dois grupos de ímãs supercondutores – toroidais e poloidais (com linhas de força longitudinais e transversais ). O campo magnético impede que o feixe de plasma entre em contato com as paredes do reator e evita que o plasma esfrie e danifique as paredes do reator, resultando em contaminação do plasma e perda de sua qualidade.

Os campos magnéticos podem ser de dois tipos. A forma do campo com o efeito de uma barreira de transporte de borda (TBB) leva a uma forte diminuição da pressão perto da parede do reator, o que impede que o plasma toque nas paredes. O campo do segundo tipo cria uma barreira de transporte interna (ITB), como resultado da qual a pressão no centro da formação de plasma aumenta acentuadamente e aparece um “núcleo” de plasma. Mas, em qualquer caso, ocorrem instabilidades nas bordas do plasma, o que leva a uma diminuição da controlabilidade e, em última análise, a contatos com as paredes do reator, resfriando e interrompendo a reação.

No experimento, cientistas sul-coreanos modificaram a abordagem VTB reduzindo ligeiramente a densidade do plasma no reator, de modo que a temperatura no centro do feixe de plasma aumentasse e diminuísse na periferia. A julgar pelas observações, a instabilidade da borda do plasma tornou-se visivelmente menor. Isso levou ao fato de que o plasma no reator permaneceu estável e facilmente controlado por até 20 s, e todo o reator foi capaz de operar em um ciclo por 30 s, o que se tornou um novo recorde para ele.

A temperatura do plasma ao mesmo tempo estava no nível de 100 milhões ° C e era plasma iônico, em contraste com os registros de temperatura dos reatores termonucleares chineses, nos quais eles falam apenas sobre a temperatura do plasma de elétrons (e em reatores termonucleares deve ser duas vezes mais alto que iônico).

«Devido à abundância de íons rápidos que estabilizam a turbulência do plasma no núcleo, geramos plasma a uma temperatura de 100 milhões K por até 20 s sem instabilidades no plasma de borda ou acúmulo de impurezas. A baixa densidade do plasma, combinada com uma potência de entrada moderada para operação, é a chave para estabelecer este regime mantendo uma alta proporção de íons rápidos. Esse modo raramente é perturbado e pode ser mantido de forma confiável mesmo sem controles complexos e, portanto, representa um caminho promissor para reatores de fusão comerciais ”, diz um artigo da Nature sobre esse experimento.

Os coreanos encontraram um caminho pelo qual podem seguir em frente. O objetivo global do projeto é manter o plasma iônico a uma temperatura de 100 milhões de °C por 300 s, o que eles pretendem atingir em 2025 ou 2026.