MIT testa primeiro elemento de reator de fusão nuclear inovador

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/09/2021

O eletroímã foi testado deitado em relação à posição que ele ocupará quando estiver montado em seu lugar no anel do reator.
[Imagem: Gretchen Ertl-CFS/MIT-PSFC]

Ímã supercondutor

Engenheiros do MIT fizeram o primeiro teste prático de um elemento crucial de um reator de fusão nuclear inovador que eles planejam colocar em funcionamento em pouco mais de uma década.

O projeto foi apresentado em 2018. No ano passado, um conjunto de artigos científicos publicados simultaneamente delineou a base física e, por simulação, confirmou a viabilidade do novo reator de fusão. Os artigos mostraram que, se os ímãs funcionassem conforme o esperado, todo o sistema de fusão deveria de fato produzir potência líquida, ou seja, gerar mais energia do que consome.

Foi isto que eles conseguiram agora, fazendo com que o primeiro eletroímã supercondutor chegasse a uma intensidade de campo magnético de 20 teslas, atingindo o funcionamento esperado.

O reator proposto é do tipo tokamak, um anel onde o plasma é colocado para circular, controlado por um conjunto de 18 eletroímãs. O teste consistiu em verificar o funcionamento do primeiro desses eletroímãs.

O ímã é composto por 16 placas supercondutoras empilhadas, cada uma das quais, por si só, seria o ímã supercondutor de alta temperatura mais poderoso já fabricado. O teste consistiu em elevar gradualmente a energia aplicada ao eletroímã até que ele atingisse a meta de um campo magnético de 20 teslas - a maior intensidade de campo já alcançada por um magneto supercondutor de alta temperatura.

O objetivo agora é construir o restante dos magnetos para compor o SPARC, o protótipo do reator, que deverá produzir 100 MW de potência por volta de 2025. Os testes com esse protótipo deverão permitir a construção de um reator já próximo da escala comercial, com duas vezes a dimensão do SPARC, que deverá produzir 200 MW.

Esta visão de cima mostra o formato do magneto supercondutor - o anel de plasma interno do reator passará pelo seu furo central.
[Imagem: Gretchen Ertl-CFS/MIT-PSFC]

Estrela dentro de uma garrafa

A fusão nuclear é o processo que alimenta as estrelas: A fusão de dois pequenos átomos para formar um maior, liberando quantidades prodigiosas de energia. Mas o processo requer temperaturas muito além do que qualquer material sólido poderia suportar. Para colocar uma miniestrela "dentro de uma garrafa", como os físicos dizem, é necessário conter algo tão quente - 100 milhões de graus ou mais - suspendendo-o de uma forma que evite que ele entre em contato com qualquer coisa sólida.

Isso é feito por meio de campos magnéticos intensos, que formam uma espécie de garrafa invisível para conter a sopa quente de prótons e elétrons, o plasma. Como as partículas têm carga elétrica, elas são fortemente controladas pelos campos magnéticos, e a configuração mais usada para contê-las é um dispositivo em forma de anel chamado tokamak. A maioria dos reatores experimentais desse tipo produz seus campos magnéticos usando eletroímãs convencionais de cobre, mas uma versão maior em construção na França, chamada ITER, usará o que é conhecido como supercondutores de baixa temperatura.

O projeto liderado pelo MIT, por sua vez, usa os chamados supercondutores de alta temperatura, que ainda são bem frios, mas geram um campo magnético mais forte em um espaço menor porque são fabricados na forma de folhas planas - o eletroímã com supercondutores de alta temperatura ocupa um volume 40 vezes menor.

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