Startup europeia promete fusão positiva em stellarator elegante dentro de seis anos

A jovem empresa europeia Proxima Fusion apresentou um projeto para um reator termonuclear chamado Stellaris, que promete lançar nos próximos seis anos. A empresa foi fundada por físicos que já haviam trabalhado no projeto estelar alemão Wendelstein 7-X. Com anos de experiência na área de reatores de fusão, eles estão confiantes no sucesso iminente, prometendo alcançar uma reação de fusão positiva já em 2031.

Fonte da imagem: Proxima Fusion

De acordo com o desenvolvedor, o Stellaris será a primeira implementação do mundo de um conceito integrado para uma usina de energia de fusão comercial projetada para operação contínua e confiável. A empresa descreveu o projeto em detalhes em um artigo recente publicado na revista Fusion Engineering and Design. O projeto é baseado na otimização computacional avançada do projeto de reatores (incluindo IA e redes neurais), ímãs supercondutores de alta temperatura (HTS) e tecnologia stellarator quase isodinâmica (QI), que juntos aproximam a energia de fusão da comercialização.

O projeto Stellaris é baseado nos resultados do experimento de pesquisa Wendelstein 7-X (W7-X) na Alemanha, o protótipo de stellarator QI mais avançado do mundo, construído pelo Instituto Max Planck de Física de Plasma com o apoio do Governo Federal Alemão e da UE. O custo do projeto foi de mais de € 1,3 bilhão (cerca de US$ 1,4 bilhão).

Com seu protótipo Alpha stellarator, a Proxima Fusion está pronta para demonstrar energia de fusão nuclear limpa até 2031. Em uma entrevista ao EE Times, o CEO da Proxima Fusion, Francesco Sciortino, disse que haveria um caminho claro para a fusão no sistema de energia na próxima década, garantindo a segurança energética da Europa e atendendo às necessidades energéticas do mundo.

O stellarator e o tokamak estão entre os tipos de dispositivos de fusão mais antigos e mais bem estudados, sendo cada um deles uma variação da implementação da fusão por confinamento magnético. Stellarators e tokamaks usam ímãs poderosos para criar um forte campo magnético que mantém o plasma quente em uma configuração específica.

Um tokamak usa uma câmara de vácuo toroidal simétrica cercada por bobinas magnéticas. Um papel importante também é desempenhado pela corrente elétrica que flui dentro do plasma e cria um campo magnético adicional. Os Stellarators usam uma abordagem diferente: o confinamento do plasma é fornecido apenas por bobinas externas, sem a necessidade de induzir corrente dentro do próprio plasma. Historicamente, isso era obtido usando ímãs curvos complexos, o que era a principal dificuldade técnica dos stellarators.

Ao mesmo tempo, os stellarators oferecem significativamente mais graus de liberdade e, comparados aos tokamaks, permitem alta otimização. Embora os tokamaks atualmente liderem o caminho na energia de fusão, a conclusão bem-sucedida do stellarator Stellaris, se o Proxima Fusion cumprir sua promessa, marcará o início de uma nova era na tecnologia de fusão.

A empresa enfatiza que o desenvolvimento de stellarators modernos depende em grande parte da otimização computacional, o que permite que mudanças mais rápidas sejam feitas no projeto antes mesmo do início da construção. O Proxima Fusion filtra possíveis conceitos de design e cria modelos substitutos para testes usando técnicas modernas, incluindo redes neurais baseadas em física e outras tecnologias de aprendizado de máquina.

Essa abordagem acelera o desenvolvimento ao permitir que múltiplos designs sejam explorados em paralelo de forma eficiente. No entanto, otimizar os stellarators continua sendo uma tarefa complexa e interdisciplinar que requer a consideração de muitos fatores na ciência, modelagem computacional e física de plasma. Alcançar os melhores resultados na produção de energia de fusão exige uma consideração cuidadosa das compensações científicas e técnicas, o que representa um desafio significativo.

A compactação da futura instalação do Stellaris será amplamente garantida por ímãs supercondutores de alta temperatura (HTS). Esta será uma inovação fundamental que melhorará a eficiência e reduzirá o tamanho do reator. Graças a campos magnéticos mais potentes, a tecnologia HTS reduzirá significativamente o tamanho da instalação. Além disso, os ímãs HTS são mais estáveis ​​e menos sensíveis às flutuações de temperatura do que os supercondutores de baixa temperatura, de acordo com a Proxima Fusion. Isso simplifica os requisitos criogênicos e reduz o consumo de energia do sistema.

Чтобы в течение следующего десятилетия внедрить термоядерную энергетику в энергосистему, компания Proxima Fusion активно ищет финансирование, партнёров и работает над получением разрешений от регулирующих органов. К 2027 году компания намерена завершить проектирование «Альфы» — первого в мире термоядерного устройства, демонстрирующего коэффициент Q>1 (produção líquida de energia) em estado estacionário. A arrecadação de fundos está em andamento para criar um protótipo do modelo Stellaris.