Reator de fusão da Coreia operou 7 vezes mais quente que o Sol por quase 30 segundos

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Imagem composta mostrando a KSTAR e o plasma gerado. (Créditos: KSTAR/Instituto Coreano de Energia de Fusão)

Traduzido por Julio Batista
Original de David Nield para o ScienceAlert

O reator ‘Sol artificial’ da Coreia ganhou as manchetes esta semana ao sustentar oficialmente o plasma a uma temperatura de 100 milhões de graus Celsius por mais de 20 segundos.

A equipe do dispositivo Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) atingiu uma temperatura de íons acima de 100 milhões de graus Celsius.

Segundo a New Scientist, a reação só foi interrompida após 30 segundos devido a limitações de hardware.

A KSTAR usa campos magnéticos para gerar e estabilizar plasma ultraquecido, com o objetivo final de tornar a energia de fusão nuclear uma realidade.

Você pode ver a filmagem abaixo mostrando o reator funcionando por 24 segundos e atingindo uma temperatura de mais de 10^8 Kelvin – o que é mais ou menos equivalente a 100 milhões de graus Celsius.

Um dos pesquisadores da KSTAR, Yong-Su Na, disse a Matthew Sparkes da New Scientist que períodos mais longos devem ser possíveis no futuro após atualizações no dispositivo.

Esta é uma conquista emocionante por um bom motivo – uma fonte potencialmente ilimitada de energia limpa que pode transformar a maneira como abastecemos nossas vidas, se pudermos fazê-la funcionar como pretendido.

Mas também vale a pena notar que esse avanço da KSTAR não é necessariamente um novo recorde, como alguns meios de comunicação estão divulgando.

De fato, a KSTAR anunciou esse avanço em 2020 e informamos sobre isso na época. O que mudou agora é que o paper sobre a pesquisa foi revisado por pares e acaba de ser publicado na Nature.

No entanto, nos anos seguintes, a equipe da KSTAR quebrou seu próprio recorde, e o ‘Sol artificial’ da China conhecido como EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak ou HT-7U) passou a esmagar o recorde de ambos.

Em 2021, a máquina de fusão da Academia Chinesa de Ciências atingiu 120 milhões de graus Celsius e permaneceu em torno dessa temperatura por 101 segundos.

Isso não quer dizer que a conquista da KSTAR ainda não seja enorme e vale a pena compartilhar e comemorar.

Antes desse avanço, o limite de 100 milhões de graus não havia sido violado por mais de 10 segundos.

A KSTAR. (Créditos: Instituto Coreano de Energia de Fusão)

“As tecnologias necessárias para longas operações de plasma de 100 milhões de graus são a chave para a realização da energia de fusão”, disse o físico nuclear Si-Woo Yoon, diretor do Centro de Pesquisa da KSTAR do Instituto Coreano de Energia de Fusão (KFE) em 2020.

“O sucesso da KSTAR em manter o plasma de alta temperatura por 20 segundos será um importante ponto de virada na corrida para garantir as tecnologias para a longa operação de plasma de alto desempenho, um componente crítico de um reator de fusão nuclear comercial no futuro”.

A chave para o salto para 20 segundos foi uma atualização para os modos de Barreira de Transporte Interna (BTI) dentro da KSTAR. Esses modos não são totalmente compreendidos pelos cientistas, mas no nível mais simples eles ajudam a controlar o confinamento e a estabilidade das reações de fusão nuclear.

A KSTAR é um reator no estilo tokamak, semelhante ao que recentemente entrou em operação na China, fundindo núcleos atômicos para criar essas enormes quantidades de energia (em oposição à fissão nuclear usada em usinas de energia, que separa os núcleos atômicos).

Dispositivos de fusão como a KSTAR usam isótopos de hidrogênio para criar um estado de plasma onde íons e elétrons são separados, prontos para aquecimento – as mesmas reações de fusão que acontecem no Sol, daí o apelido que esses reatores receberam.

Até agora, manter temperaturas altas o suficiente por um período de tempo suficientemente longo para que a tecnologia seja viável provou ser um desafio. Os cientistas vão precisar quebrar mais recordes como esse para que a fusão nuclear funcione como fonte de energia – consumindo pouco mais do que a água do mar (uma fonte de isótopos de hidrogênio) e produzindo o mínimo de resíduos.

Apesar de todo o trabalho que temos pela frente para fazer com que esses reatores produzam mais energia do que consomem, o progresso tem sido encorajador. Até 2025, os engenheiros da KSTAR querem ultrapassar a marca de 100 milhões de graus por um período de 300 segundos.

“A temperatura de íons de 100 milhões de graus alcançada ao permitir o aquecimento eficiente do plasma central por uma duração tão longa demonstrou a capacidade única do dispositivo supercondutor KSTAR e será reconhecida como uma base convincente para plasmas de fusão de alto desempenho e estado estacionário”, disse a nuclear físico Young-Seok Park, da Universidade Columbia, em 2020.

A pesquisa foi publicada na Nature.