Reator de fusão coreano estabelece novo recorde para sustentar plasma de 100 milhões de graus: WebCuriosos

As atualizações do reator de fusão “Sol artificial” da Coreia produziram outro resultado recorde, com novos componentes capazes de suportar melhor temperaturas escaldantes e sustentar uma bola rodopiante de plasma de 100 milhões de graus durante quase 50 segundos.

É um salto de quase 20 segundos em relação ao reator Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR), da Coreia, que vem quebrando seus próprios recordes nos últimos anos de quanto tempo pode gerar e conter plasma incrivelmente quente em seu casco em forma de donut.

A 100 milhões de graus Celsius, os isótopos pesados ​​de hidrogénio no plasma (uma nuvem quente de gás ionizado) são forçados a fundir-se, libertando energia. de uma forma semelhante ao que está acontecendo no núcleo do Sol. No entanto, o desafio da fusão nuclear – que promete energia mais limpa e quase ilimitada – é conter este ciclo contorcido de plasma utilizando campos magnéticos.

O resultado mais recente da KSTAR é impressionante porque enfrenta alguns desafios importantes no caminho para a energia de fusão, embora outros reatores de fusão na mesma classe de tecnologia ampliaram ainda mais os limites.

Ao testar os novos componentes, a KSTAR está abrindo caminho para o Reator Termonuclear Experimental Internacional (ITER) – que poderá ser o maior reator de fusão tokamak do mundo se conseguir superar estouros de orçamento e obstáculos técnicos.

Novo recorde da KSTAR – anunciado pelo Instituto Coreano de Energia de Fusão (KFE) semana passada – decorre de atualizações feitas em 2023 no divertor do reator, um componente que suporta as temperaturas mais altas dentro do reator enquanto canaliza os resíduos.

O divertor da KSTAR agora é feito de tungstênioque tem um ponto de fusão muito alto, mas não absorve o combustível de plasma como uma esponja ou reagir com ela da mesma forma que os desviadores anteriores à base de carbono fariam.

A instalação dos novos desviadores foi concluído no ano passadoajudando a estender o tempo recorde de fusão do KSTAR para 48 segundos em sua última execução de 3 meses, ante meio minuto em 2021.

“Apesar de ser o primeiro experimento realizado no ambiente dos novos desviadores de tungstênio, testes completos de hardware e preparação de campanha nos permitiram alcançar resultados que superam os registros anteriores do KSTAR em um curto período”, disse Si-Woo Yoon, diretor do Centro de Pesquisa KSTAR. , explicou em um comunicado.

No entanto, o desempenho do divertor em temperaturas sete vezes maiores que a do Sol precisava ser comprovado; não era de forma alguma uma coisa certa.

Os pesquisadores da KFE esperado funcionasse como um desvio à base de carbono, mas havia o risco de o o tungstênio pode quebrar ou que a nova configuração não conseguiria gerar plasma. Não só o material do divertor mudou, mas também a sua forma.

“No início da campanha, a temperatura da parede interna do tokamak não subiu bem”, diz O físico da KFE, Hyunseok Kim, mas os pesquisadores foram capazes de se ajustar rapidamente às novas condições operacionais para misturar o plasma com campos magnéticos.

O divertor de tungstênio não foi a única atualização ajudando a melhorar o desempenho do KSTAR também. Pesquisadores da KFE, em colaboração com o Laboratório de Física de Plasma de Princeton, do Departamento de Energia dos EUA, e escrevendo em Comunicações da Natureza em fevereiro, descreveram como encontraram uma maneira de estabilizar as fraquezas nas bordas do plasma causadas por minúsculos defeitos nas bobinas magnéticas que mantêm o plasma no lugar.

A melhoria levou a um segundo marco – conter o plasma num estado altamente eficiente chamado alto confinamento ou 'modo H' por 102 segundos. As tentativas anteriores foram limitadas a alguns segundos antes que o desempenho caísse drasticamente.

Idealmente, uma central eléctrica de fusão totalmente operacional funcionaria a temperaturas críticas em modo H durante períodos suficientemente longos para gerar uma fonte sustentável de energia. Estas conquistas representam um passo monumental em direcção a este objectivo.

Hyeon-seon Han, física de plasma da equipe de pesquisa de cenários de alto desempenho da KFE, diz a equipa está actualmente a rever este último lote de dados experimentais, que irão alimentar os preparativos do ITER, reunindo os seus resultados para publicação, e planejando sua próxima campanha.

Ele esperanças que em breve poderão ultrapassar a marca dos 50 segundos no seu caminho para o objectivo final do projecto de atingir 300 segundos de operação de plasma com temperaturas superiores a 100 milhões de graus até o final de 2026.

Isso é seis vezes mais do que o recorde atual do KSTAR e ainda alguns minutos mais curto do que o reator Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) da China, que em abril do ano passado poderia gerar e sustentar plasma para quase sete minutos.

Mas são necessárias enormes quantidades de energia para alimentar reatores de fusão e gerar reações de plasma, mesmo que por apenas alguns segundos – portanto, a sua capacidade de gerar energia limpa abundante ainda é várias décadas ausente.