O incrível ‘Sol Artificial’ da Coreia do Sul acaba de quebrar seu próprio recorde de contenção de plasma

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Créditos: Andriy Onufriyenko / Moment / Getty Images.

Por Mike McRae
Publicado na ScienceAlert

Quase um ano depois que a Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (Pesquisa Avançada de Tokamak Supercondutor da Coreia, na tradução livre, ou KSTAR, na sigla em inglês) quebrou um recorde de fusão, ela repetiu o feito, desta vez contendo um turbilhão de plasma de 100 milhões de graus por 30 segundos inteiros.

Embora esteja bem abaixo dos 101 segundos estabelecidos pela Academia Chinesa de Ciências no início deste ano, continua sendo um marco significativo no caminho para uma energia mais limpa e quase ilimitada que pode transformar a forma como impulsionamos nossa sociedade.

Veja por que é tão importante.

No interior de estrelas como o nosso Sol, a gravidade e as altas temperaturas fornecem a elementos simples como o hidrogênio a energia necessária para superar a repulsão de seus núcleos e forçá-los a se espremer em átomos maiores.

O resultado dessa fusão nuclear são elementos mais pesados, alguns nêutrons perdidos e muito calor.

Na Terra, juntar a gravidade de um Sol não é possível. Mas podemos alcançar resultados semelhantes trocando a pressão da gravidade por alguma energia extra na forma de calor. Em algum ponto, podemos até mesmo espremer calor suficiente dos átomos em fusão para manter a reação nuclear em andamento, com o suficiente para extrair energia.

Essa é a teoria. Mas fazer com que aquele plasma incrivelmente quente permaneça no lugar por tempo suficiente para acessar seu suprimento de calor para uma fonte de energia confiável e sustentável requer um raciocínio inteligente.

A KSTAR é apenas uma de várias instalações de teste em todo o mundo tentando resolver as dificuldades de uma tecnologia de contenção de plasma chamada tokamak.

Tokamaks são essencialmente grandes laços de metal projetados para conter nuvens de partículas quentes e carregadas. Sendo carregada, a nuvem em movimento gera um forte campo magnético, permitindo que seja empurrada para o lugar por um contracampo.

O KSTAR Tokamak. Crédito: Instituto Nacional de Pesquisa de Fusão.

O truque com os tokamaks é fazer o ajuste fino da corrente de modo que ela não escape de seus limites magnéticos. É mais fácil falar do que fazer, já que pulsos aquecidos de plasma não são bem tornados de partículas, mas sim turbilhões de caos instáveis ​​e agitados.

Tente conter um anel de gelatina dentro de um anel de elásticos para ter uma noção do desafio.

Existem várias outras maneiras de obter resultados semelhantes. Stellerators, como o dispositivo de teste Wendelstein 7-X da Alemanha, invertem a lógica e usam um túnel de bobinas magnéticas projetado por IA, altamente complexo, para manter seu ciclo rotativo de plasma no lugar, por exemplo. Isso promete um tempo de espera mais longo, mas torna um pouco mais difícil o aquecimento do plasma.

Os tokamaks, por outro lado, têm atingido temperaturas cada vez maiores nos últimos anos.

O reator Experimental Supercondutor Tokamak (EAST) da China em Hefei foi o primeiro a atingir um marco significativo de temperatura de 100 milhões de graus Celsius em 2018, uma temperatura que ainda está fora do alcance dos stellerators (por enquanto).

Este ano, o EAST aqueceu o plasma a 120 milhões de graus Celsius, mantendo-o por mais de um minuto e meio.

Essas temperaturas, no entanto, eram uma medida da energia compartilhada entre seus elétrons. Quente, sem dúvida, mas fazer com que a temperatura dos íons muito mais pesados ​​aumente também é importante. Para não mencionar mais difícil.

A KSTAR atingiu 100 milhões em sua temperatura de íons no ano passado, mantendo o pulso por 20 segundos.

O fato de ter atingido esse marco de 30 segundos – um pouco mais de 12 meses depois – é incrivelmente encorajador.

Cada instalação de teste faz as coisas de maneira um pouco diferente, usando variações na tecnologia para empurrar os limites em vários quesitos, desde a duração do pulso até a estabilidade e a temperatura do elétron ou plasma.

Embora seja tentador ver cada recorde como uma competição, é importante comemorar cada marco como mais uma lição aprendida.

Cada conquista mostra aos outros maneiras de lidar com os obstáculos que ainda enfrentamos para transformar o motor do Sol em uma usina de força na Terra.