Gyles Lewis
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Uma empresa privada de fusão nuclear aqueceu um plasma de hidrogênio a 27 milhões de graus Fahrenheit (15 milhões de graus Celsius) em um novo reator pela primeira vez - mais quente que o centro do sol.
A Tokamak Energy, do Reino Unido, afirma que o teste de plasma é um marco em sua busca de ser o primeiro no mundo a produzir eletricidade comercial a partir de energia de fusão, possivelmente até 2030.
A empresa, que leva o nome da câmara de vácuo que contém a reação de fusão dentro de campos magnéticos poderosos, anunciou a criação do plasma superquente dentro de seu reator de fusão ST40 experimental no início de junho.
O teste bem-sucedido - a temperatura de plasma mais alta alcançada até agora pela Tokamak Energy - significa que o reator agora será preparado no próximo ano para um teste de um plasma ainda mais quente, de mais de 180 milhões de graus F (100 milhões de graus C).
Isso colocará o reator ST40 dentro das temperaturas de operação necessárias para a fusão nuclear controlada; a empresa planeja construir outro reator até 2025, que produzirá vários megawatts de energia de fusão.
"Tem sido realmente emocionante", disse o co-fundador da Tokamak Energy, David Kingham. "Foi muito bom ver os dados chegando e sermos capazes de obter os plasmas de alta temperatura - provavelmente além do que esperávamos." [Fato ou ficção científica? A plausibilidade de 10 conceitos de ficção científica]
A Tokamak Energy é uma das várias empresas privadas que competem para criar um reator de fusão funcional que possa fornecer eletricidade à rede, talvez anos antes de meados da década de 2040, quando se espera que o projeto do reator de fusão ITER na França atinja seu "primeiro plasma. "
Pode levar mais uma década até que o reator experimental ITER esteja pronto para criar fusão nuclear sustentada - e mesmo assim, a reação não será usada para gerar eletricidade.
Estrela em uma jarra
A fusão nuclear do hidrogênio no elemento mais pesado hélio é a principal reação nuclear que mantém nosso Sol e outras estrelas queimando por bilhões de anos - é por isso que um reator de fusão às vezes é comparado a uma "estrela em uma jarra".
A fusão nuclear também ocorre dentro de poderosas armas termonucleares, também conhecidas como bombas de hidrogênio, onde o hidrogênio é aquecido a temperaturas de fusão por dispositivos de fissão de plutônio, resultando em uma explosão centenas ou milhares de vezes mais poderosa do que uma bomba de fissão.
Projetos de fusão controlada ligados à Terra, como o ITER e os reatores Tokamak Energy, também fundirão hidrogênio combustível, mas em temperaturas muito mais altas e pressões mais baixas do que as existentes dentro do sol.
Os proponentes da fusão nuclear dizem que ela pode tornar obsoletos muitos outros tipos de geração de eletricidade, ao produzir grandes quantidades de eletricidade a partir de quantidades relativamente pequenas de isótopos pesados de hidrogênio deutério e trítio, que são relativamente abundantes na água do mar comum..
"Cinquenta quilogramas [110 libras] de trítio e 33 quilogramas [73 libras] de deutério produziriam um gigawatt de eletricidade por um ano", enquanto a quantidade de combustível de hidrogênio pesado no reator em qualquer momento seria apenas alguns gramas, Kingham disse.
Isso é energia suficiente para abastecer mais de 700.000 lares americanos médios, de acordo com dados da Administração de Informação de Energia dos EUA.
As usinas de fissão nuclear existentes geram eletricidade sem produzir emissões de gases de efeito estufa, mas são alimentadas por elementos pesados radioativos, como urânio e plutônio, e criam lixo altamente radioativo que deve ser manuseado e armazenado com cuidado. [5 coisas cotidianas que são radioativas]
Em teoria, os reatores de fusão poderiam produzir muito menos lixo radioativo do que os reatores de fissão, enquanto suas necessidades de combustível relativamente pequenas significam que derretimentos nucleares como o desastre de Chernobyl ou o acidente de Fukushima seriam impossíveis, de acordo com o projeto ITER.
No entanto, o pesquisador veterano de fusão Daniel Jassby, que já foi físico do Laboratório de Física de Plasma de Princeton, alertou que o ITER e outros reatores de fusão propostos ainda criarão quantidades significativas de lixo radioativo.
Caminho para a fusão nuclear
O reator ST40 e os futuros reatores planejados pela Tokamak Energy usam um design de tokamak esférico compacto, com uma câmara de vácuo quase redonda em vez da forma de rosca mais larga sendo usada no reator ITER, disse Kingham.
Um avanço crítico foi o uso de ímãs supercondutores de alta temperatura para criar os poderosos campos magnéticos necessários para evitar que o plasma superaquecido danificasse as paredes do reator, disse ele..
Os eletroímãs de 2,1 metros de altura em torno do reator Tokamak Energy foram resfriados por hélio líquido para operar a menos 423,67 graus F (menos 253,15 graus C).
O uso de materiais magnéticos avançados deu ao reator Tokamak Energy uma vantagem significativa sobre o projeto do reator ITER, que usaria eletroímãs com grande consumo de energia resfriados a alguns graus acima do zero absoluto, disse Kingham.
Outros projetos de fusão financiados por investimentos incluem reatores em desenvolvimento General Fusion, com sede na Colômbia Britânica e TAE Technologies, com sede na Califórnia.
Uma empresa sediada em Washington, a Agni Energy, também relatou sucesso experimental inicial com uma abordagem diferente para a fusão nuclear controlada, chamada de "fusão feixe-alvo", relatado no início desta semana.
Um dos projetos de fusão mais avançados com financiamento privado é o reator de fusão compacto que está sendo desenvolvido pela Lockheed Martin, gigante da defesa e aeroespacial dos Estados Unidos, em sua divisão de engenharia Skunk Works na Califórnia.
A empresa diz que um reator de fusão de 100 megawatts, capaz de abastecer 100.000 residências, poderia ser pequeno o suficiente para colocar em uma carreta de caminhão e ser conduzido para onde for necessário.
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