Um grupo de cientistas da Universidade de Wisconsin em Madison encontrou uma maneira de reduzir o tamanho das zonas de trabalho dos reatores termonucleares. Os pesquisadores testaram um revestimento especial para as paredes internas das câmaras do reator que não apenas dissipou melhor o calor, mas também ligou átomos de hidrogênio neutro no plasma – uma fonte de potência reduzida do filamento de plasma e um caminho para o término prematuro da reação.
Fonte da imagem: Universidade de Wisconsin-Madison/Nikolai Yalovega (no centro da foto)
«Essas partículas neutras de hidrogênio causam perdas de energia no plasma, o que torna muito difícil manter um plasma quente e criar um pequeno reator de fusão eficiente”, explica o líder da equipe Nikolai Yalovega, pós-doutorando em engenharia nuclear e engenharia física na Universidade de Wisconsin. -Madison.).
Para resolver este problema, a equipe de Jalovega testou a pulverização a frio de tântalo como revestimento refratário para as paredes internas da zona do reator. Partículas deste metal refratário foram pulverizadas e achatadas em panquecas na superfície do aço inoxidável. Esta aplicação não criou uma camada contínua de metal, mas deixou limites ao longo do contorno de cada gota. Foram essas regiões limite que, como se viu, ligaram facilmente o hidrogênio neutro se seus átomos voassem para fora da coluna de plasma.
Além disso, a superfície da parede revestida de tântalo que tinha esgotado a sua vida útil não precisava de ser deitada fora ou reciclada, mas um novo produto deveria ser instalado no seu lugar. O simples aquecimento da área recuperável a temperaturas ultra-altas liberou o hidrogênio aprisionado e a estrutura da câmara ficou novamente pronta para uso no reator. Esta solução tornará obviamente a reparação de reactores termonucleares muito mais fácil e barata. Finalmente, a pulverização tecnologicamente simples permitirá a reparação no local das paredes internas da zona do reator.
«A criação de um compósito metálico refratário com características como manuseio bem controlado de hidrogênio combinado com resistência à erosão e elasticidade geral do material é um avanço no desenvolvimento de dispositivos de plasma e sistemas de energia de fusão”, disse o segundo autor Oliver Schmitz. “A perspectiva de substituição de ligas e inclusão de outros metais refratários para melhorar materiais compósitos para aplicações nucleares é particularmente excitante.”
Os pesquisadores testaram seu desenvolvimento na instalação WHAM (Wisconsin HTS Aximetric Mirror) da universidade. A instalação também serve de campo de testes para o projeto de uma usina termonuclear, que está sendo executado pela empresa Realta Fusion, criada por pessoas da universidade.