Fusão nuclear: um experimento recente supera dois grandes obstáculos para funcionar

Continuam a surgir boas notícias no domínio da investigação sobre a fusão nuclear.

Há alguns dias, os pesquisadores conseguiram manter o plasma a uma temperatura de 100 milhões de graus Celsius por mais de 40 segundos. Recentemente, outro grupo de pesquisadores conseguiu tornar o plasma mais denso do que nunca sem perdas.

Para que a fusão nuclear se torne uma fonte viável de energia, são necessárias décadas de pesquisa. A fusão nuclear é uma reação natural nas estrelas, mas é extremamente difícil de replicar na Terra. Os pesquisadores ainda enfrentam uma série de desafios técnicos para reunir as condições necessárias para uma fusão nuclear controlada e econômica. A densidade plasmática é uma das condições mais importantes para a reprodução de uma reação.

Quanto mais denso o material, maior o número de partículas combustíveis que ele contém, o que aumenta a probabilidade de fusão nuclear. Em reatores nucleares tokamak, essa densidade é limitada. No entanto, em um experimento recente, cientistas da General Atomics, empresa especializada em física nuclear, conseguiram aumentar a densidade do plasma como nunca antes sem comprometer sua retenção. Os detalhes foram publicados na revista Nature.

Quebrando o limite de Greenwald

O limite teórico que determina a densidade plasmática máxima alcançável em um reator tokamak é conhecido como "limite de Greenwald". Quando esse limite é excedido, o plasma pode se tornar instável, e algumas partículas carregadas podem sair do controle dos campos magnéticos limitantes. Em outras palavras, exceder essa densidade é carregado com a destruição das paredes do reator.

No entanto, em seu experimento, os pesquisadores da General Atomics excederam com sucesso o limite de Greenvold usando um reator tokamak DIII-D. A densidade esteve 20% acima do limite por 2,2 segundos, e o plasma permaneceu estável durante todo o tempo. A equipe injetou deutério para retardar a reação de fusão e controlar seu comportamento. Mesmo que esse tempo tenha sido curto, já mostra que o plasma mais denso pode ser conduzido em um tokamak.

Os pesquisadores usaram uma métrica chamada H98 (y,2) para avaliar a eficiência com que o reator tokamak segura o plasma. Como explicam os cientistas, se o valor de H98(y,2) for maior que 1, significa que o plasma permanece estável e está bem contido, que foi o que foi feito no experimento.

Repetindo o experimento em um reator maior

Após esse sucesso, os cientistas querem extrapolar os resultados para instalações maiores. Em particular, eles estão pensando no ITER, um tokamak experimental de próxima geração que agora está sendo construído na França. No entanto, os pesquisadores ressaltam que pode ser muito difícil replicar o mesmo experimento em um reator desse tamanho.

Segundo eles, uma pequena mudança nas condições iniciais pode levar a resultados radicalmente diferentes. Sem mencionar que a transição para o ITER significa adaptar o método a uma câmara de plasma com um raio externo de 6,2 metros, enquanto para o DIII-D esse valor é de 1,6 metros. Isso reflete os problemas fundamentais da fusão nuclear e a complexidade que os cientistas terão que enfrentar antes que um reator comercialmente viável possa ser construído.