Tokamak britânico compacto com câmera do tamanho de um criado-mudo estabelece recorde de aquecimento por plasma

Uma equipe internacional de cientistas anunciou uma conquista recorde para o chamado tokamak esférico (ST). Nas instalações ST40 da empresa britânica Tokamak Energy, com uma câmara de trabalho de cerca de 80 cm de diâmetro, foi estabelecido um recorde para o aquecimento de íons no plasma. Uma temperatura de 100 milhões de °C foi atingida – este é o máximo absoluto para tokamaks esféricos e o limite crítico para iniciar uma reação de fusão termonuclear.

Da história da criação da instalação ST40. Fonte da imagem: Tokamak Energy

Além dos funcionários da Tokamak Energy, participaram do trabalho pesquisadores dos Laboratórios Nacionais de Princeton e Oak Ridge, nos Estados Unidos, e do Institute for Energy and Climate Research, da Alemanha. Os resultados são publicados na revista Nuclear Fusion.

Os tokamaks esféricos comparam-se favoravelmente com os tokamaks convencionais devido à sua forma, o que os torna mais compactos. O plasma em tokamaks esféricos é mantido mais próximo do núcleo da câmara de trabalho. Isso complica a configuração dos ímãs que seguram o plasma (campo eletromagnético), mas reduz as dimensões dos reatores termonucleares. Tamanhos menores têm um efeito positivo no custo das instalações e na velocidade de seu retorno.

No ano passado, a Tokamak Energy informou ter atingido uma temperatura de plasma de 100 milhões °C, mas sem especificar qual. O fato é que, quando aquecidos a tais valores, os elétrons saem de suas órbitas ao redor dos átomos e o plasma é um fluxo de elétrons mais quentes (eles são mais leves e aquecem a temperaturas mais altas) e íons aquecidos a temperaturas mais baixas. Mas são os íons que precisamos aquecer até a temperatura alvo, caso contrário, eles não começarão a se aproximar até que uma forte interação entre eles comece e a reação de fusão não ocorra. No trabalho publicado, os cientistas mostraram que conseguiram isso precisamente para os íons da substância de trabalho.

Visualização da instalação do ST80-HTS. Fonte da imagem: Tokamak Energy

Na planta piloto, a manutenção da temperatura do íon no nível de 100 milhões °C ou 8,6 quiloeletronvolts (KeV), se falarmos de sua expressão energética, durou apenas 150 ms. Isso foi alcançado devido a várias otimizações na operação da instalação. O tokamak esférico ST40 simplesmente não permite mais possibilidades (o que você quer de uma instalação compacta?). Para atingir temperaturas mais altas de íons no plasma e mantê-lo em níveis máximos por mais tempo, uma nova instalação, ST80-HTS, será construída. O início da construção está previsto para 2024, e esta será uma nova página na história de caminhar para uma energia segura, limpa e inesgotável.