A fusão nuclear sustentada poderá estar um passo mais perto da realidade depois de o “sol artificial” da Coreia ter recebido uma atualização interessante para suportar temperaturas seis vezes superiores às do centro do sol.

A atualização contribuirá para o desenvolvimento do maior projeto de fusão do mundo, o ITER, no qual participam 35 países, incluindo os Estados Unidos.

O sol artificial é baseado na fusão nuclear, que cria energia da mesma forma que o Sol. O processo envolve esmagar dois átomos com tal força que eles se combinam em um único átomo maior, liberando enormes quantidades de energia ao longo do caminho.

Ao contrário da fissão nuclear (a reação nuclear atualmente utilizada no sector energético), a fusão não gera resíduos radioativos. Produz três a quatro vezes mais energia que a fissão e não libera dióxido de carbono na atmosfera, ao contrário da queima de combustíveis fósseis. A fusão é também um processo muito frágil que irá parar numa fracção de segundo se as condições corretas não forem mantidas, pelo que não há risco de fusão nuclear.

A pesquisa em fusão nuclear pode ser dividida em dois ramos: lasers e confinamento magnético.

Em ambos os casos, os átomos envolvidos são aquecidos a temperaturas muito elevadas e confinados a uma pequena área, forçando-os a fundir-se.

KSTAR, o sol artificial da Coreia

O sol artificial da Coreia, conhecido como KSTAR, é um dos muitos dispositivos de fusão que dependem de confinamento magnético usando um dispositivo em forma de donut chamado tokamak.

A engenhoca usa uma série de ímãs poderosos para conter um fluxo circular de plasma superquente, um quarto estado da matéria que é criado quando os átomos são aquecidos a temperaturas tão altas que se quebram, resultando em uma sopa de elétrons com carga negativa e carga positiva íons. Esses íons carregados positivamente normalmente se repelem, mas no Sol, suas intensas forças gravitacionais criam uma alta pressão que une os íons e supera essa repulsão. No entanto, na Terra, é quase impossível replicar isto, por isso o plasma deve ser ainda mais aquecido a temperaturas cerca de seis vezes superiores às do centro do Sol ou mais.

Requer muita energia

Criar estas temperaturas requer muita energia, razão pela qual os cientistas ainda não conseguiram obter muito mais energia de uma reação de fusão do que aquela que contribuem. Além destas enormes necessidades energéticas, os materiais utilizados nos reatores de fusão devem ser capazes de suportar temperaturas escaldantes. A parte principal do reator que entra em contato direto com o plasma é chamada de desviador, que atua como sistema de exaustão da câmara de reação.

Portanto, este componente deve ser mais resistente às altas temperaturas do plasma de fusão. Inicialmente, o KSTAR foi equipado com um desviador de carbono devido ao seu alto ponto de fusão. No entanto, quando as partículas de plasma colidem com os átomos de carbono relativamente pequenos nas paredes do desviador, ficam temporariamente presas à superfície, perdendo a maior parte da sua energia e limitando assim o tempo que a reação global pode sustentar.

Por isso, os cientistas sugeriram o uso do tungstênio, um metal com ponto de fusão quase igual ao do carbono, mas com massa atômica muito maior. Esses átomos maiores de tungstênio têm maior probabilidade de refletir partículas de plasma de sua superfície, permitindo que a maior parte de sua energia seja reciclada de volta ao plasma e sustente a reação por períodos muito mais longos. Para facilitar essas longas reações, o KSTAR foi recentemente equipado com um desviador de tungstênio.

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No passado, o KSTAR podia operar por até 30 segundos a temperaturas de 100 milhões de graus Celsius (o que na verdade é um tempo bastante longo para os padrões de fusão). Mas com esta nova atualização, a nova meta é chegar aos 300 segundos até ao final de 2026.  Embora este objetivo seja impressionante, não é a primeira vez que um objetivo de reação tão amplo foi alcançado.

Em 2023, o Tokamak Supercondutor Avançado Experimental (EAST) da China foi capaz de gerar, sustentar e confinar plasma por 403 segundos em modo de alto confinamento, um estado que suporta altas temperaturas e densidades de partículas e estabelece as bases para uma geração de energia mais eficiente.

Ainda assim, a equipe sul-coreana espera que a sua atualização permita à KSTAR contribuir com dados mais precisos para o desenvolvimento e otimização do ITER, a maior máquina tokamak do mundo, que está atualmente em construção em França.

Espera-se que o ITER produza o seu primeiro plasma no final de 2025 e que as operações em grande escala comecem em 2035.

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