O “sol artificial” da Coreia do Sul alcançou recentemente um feito inovador no campo da pesquisa de energia de fusão ao manter com sucesso um circuito de plasma a uma temperatura impressionante de 180 milhões de graus Fahrenheit (equivalente a 100 milhões de graus Celsius) por uma duração notável de 48 segundos, conforme transmitido por cientistas. Essa conquista notável foi possível graças à operação do reator Korea Superconductor Tokamak Advanced Research (KSTAR), superando seu próprio recorde mundial anterior de 31 segundos estabelecido em 2021. O progresso significativo marcado por essa conquista representa um avanço notável em direção ao objetivo final de desenvolver uma fonte sustentável e virtualmente ilimitada de energia limpa, apesar de ser apenas um pequeno passo no grande esquema das coisas.
A comunidade científica há muito tempo está envolvida na busca de desbloquear o potencial da fusão nuclear, um processo semelhante ao mecanismo de geração de energia das estrelas, abrangendo mais de sete décadas de pesquisa e experimentação dedicadas. O princípio fundamental envolve a fusão de átomos de hidrogênio para produzir hélio sob condições extremas de temperatura e pressão, espelhando o processo transformador observado em estrelas da sequência principal que irradiam luz e calor enquanto evitam a produção de gases de efeito estufa ou resíduos radioativos duradouros. No entanto, emular as condições intrincadas predominantes nos núcleos estelares tem representado um desafio formidável para os pesquisadores.
O arquétipo de design predominante para reatores de fusão, conhecido como tokamak, depende do conceito de superaquecimento do plasma — um estado distinto da matéria caracterizado por íons positivos e elétrons carregados negativamente que se movem livremente — e confiná-lo em um recipiente de reator em forma de toro que emprega campos magnéticos robustos. O principal obstáculo tem sido a árdua tarefa de estabilizar as bobinas de plasma turbulentas e intensamente aquecidas por um período suficiente para facilitar as reações de fusão nuclear. O início do tokamak remonta a 1958 com o trabalho pioneiro do cientista soviético Natan Yavlinsky; no entanto, o objetivo indescritível de alcançar o ganho líquido de energia permanece não realizado até hoje.
Um obstáculo crítico tem sido o gerenciamento do plasma em temperaturas propícias às reações de fusão, exigindo limites térmicos extremamente altos que superam até mesmo o calor escaldante do sol. Os reatores de fusão exigem temperaturas operacionais que excedem em muito as encontradas nos núcleos estelares devido à necessidade de pressões mais baixas em comparação com as condições naturais de fusão dentro das estrelas. Por exemplo, o núcleo do sol registra temperaturas em torno de 27 milhões de graus Fahrenheit (equivalentes a 15 milhões de graus Celsius) enquanto suporta pressões aproximadamente equivalentes a 340 bilhões de vezes a pressão atmosférica ao nível do mar na Terra.
Cozinhar o plasma a temperaturas tão extremas é uma tarefa que pode parecer relativamente simples, mas o verdadeiro desafio está em criar um método para contê-lo de forma eficaz no reator. Essa contenção deve ser alcançada sem permitir que o plasma queime através das paredes do reator, ao mesmo tempo em que garante que o processo de fusão prossiga sem problemas. As complexidades técnicas envolvidas nesse empreendimento são bastante complexas e exigem soluções sofisticadas. Tradicionalmente, essa contenção é realizada usando lasers de alta potência ou campos magnéticos fortes, ambos com vantagens e limitações exclusivas.
Para estender a duração da fase de queima do plasma além da conquista anterior, os pesquisadores realizaram uma série de modificações na configuração do reator. Essas alterações incluíram a substituição de componentes de carbono por tungstênio, uma mudança destinada a melhorar o desempenho dos desviadores do tokamak. Esses desviadores desempenham um papel crucial na remoção do excesso de calor e subprodutos do reator, melhorando assim sua eficiência geral.
Si-Woo Yoon, diretor do Centro de Pesquisa KSTAR, enfatizou a importância de testes e preparação meticulosos para alcançar os resultados notáveis do experimento. Apesar da natureza experimental da utilização dos novos desviadores de tungstênio, a avaliação abrangente do hardware e o planejamento completo permitiram que os pesquisadores superassem as métricas de desempenho de empreendimentos anteriores realizados na instalação.
Olhando para o futuro, os cientistas do KSTAR estabeleceram metas ambiciosas para o reator, com o objetivo de sustentar temperaturas de 180 milhões de graus Fahrenheit por um período de 300 segundos até o ano de 2026. Esse objetivo representa um avanço substancial na pesquisa de fusão e ressalta a dedicação da comunidade científica em alcançar avanços neste campo.
O recente sucesso alcançado pela equipe KSTAR se soma a uma série de realizações notáveis feitas por vários reatores de fusão em todo o mundo. Entre essas conquistas, destaca-se o marco alcançado pela Instalação Nacional de Ignição dos EUA, onde o núcleo do reator exibiu brevemente uma produção de energia superior à entrada — um evento que atraiu atenção e elogios significativos dentro e fora da comunidade científica.
FONTE:
https://www.space.com/nuclear-fusion-reactor-south-korea-runs-48-seconds
