“Sol artificial”: reator de fusão da China ultrapassa limite considerado inalcançável e muda as regras do jogo da energia nuclear

Por quatro décadas, os cientistas que estudam a fusão nuclear viveram sob a sombra de um número: o limite de Greenwald. Algo que, em essência, é o “teto de vidro” dos reatores do tipo tokamak e que, supostamente, impede produzir mais energia do que eles poderiam. Mas o chamado “Sol artificial” da China rompeu esse teto completamente e, ainda por cima, de forma estável, superando o modelo europeu.

Para entender o feito, primeiro é preciso entender o problema. Em um reator de fusão, a potência que você gera depende do quadrado da densidade; dessa forma, quanto maior a densidade dentro do reator, mais energia ele vai produzir. No entanto, em 1989, o físico Martin Greenwald formulou uma regra que se manteve invicta: existe uma densidade máxima.

Se essa densidade máxima é superada, o plasma dentro do reator se torna instável. O que isso significa? Que, ao ultrapassar essa linha, a borda do plasma esfria demais por causa da radiação, a corrente elétrica se contrai e o reator sofre uma disrupção, uma parada repentina que pode até danificar a estrutura do reator.

Dessa forma, os físicos nucleares sempre ficaram muito atentos a esse limite, já que superá-lo pode gerar um grande caos em uma usina nuclear. Mas, logicamente, o que sempre se busca é extrair o máximo proveito possível de todos os recursos disponíveis, por isso eles sempre trabalharam muito perto desse limite, sem nunca o ultrapassar.

Até que, por fim, foi possível superá-lo e remover essa limitação do “velocímetro” da energia nuclear.

O estudo

O “Sol artificial” da China é um reator de fusão nuclear, conhecido como EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), que busca replicar a energia do Sol para gerar eletricidade limpa e sustentável, alcançando temperaturas extremas (acima de 100 milhões de graus Celsius) para fundir átomos de hidrogênio e hélio, um processo que gera pouca energia de resíduos radioativos, sendo uma fonte de energia mais segura e promissoramente inesgotável. 

Em artigo publicado na Science Advance, os pesquisadores apontam que, com o EAST, alcançaram densidades estáveis entre 1,3 e 1,65 vezes o limite de Greenwald. Não foi por força bruta, mas por refino experimental. Algo que eles conseguiram dentro do Sol artificial chinês.

Isso significa que o reator foi capaz de operar a 165% de sua capacidade teórica máxima sem sofrer nenhuma disrupção. É como se tivéssemos descoberto que um motor projetado para ir a 200 km/h pode rodar a 330 km/h de forma constante e sem superaquecer.

O segredo não foi apenas “colocar mais gás”, mas mudar a forma como o Sol artificial interage com as próprias paredes. Diferentemente de outros reatores, o EAST conta com tungstênio em suas paredes, um metal que suporta melhor o calor e contamina menos o plasma.

Além disso, os pesquisadores usaram ondas de micro-ondas de alta potência para aquecer e “limpar” o plasma pouco antes da ignição. Isso se soma ao fato de que eles puderam validar uma nova teoria que diz que, sob certas condições, o plasma “se organiza sozinho” para se afastar das paredes e se manter estável, mesmo quando a densidade é extrema.

Energia real

O que o EAST demonstra é que o regime “livre de densidade” é real. Isso muda as regras do jogo para o ITER (o grande reator internacional que está sendo construído na França) e para o futuro CFETR, o reator com o qual a China espera começar a injetar energia de fusão na rede elétrica antes de 2040.

Com esse novo marco, fazer reatores gigantes já não fará sentido, pois, com essa nova teoria, já não precisamos de máquinas enormes para obter a mesma energia. Além disso, ao operar nesse novo regime, o risco de o plasma danificar o reator é drasticamente reduzido, já que não se estará “brincando” com o limite.

Mas o mais relevante é que foi possível ver que, quanto mais denso é o plasma, mais perto estamos da “ignição”, o ponto em que o EAST gera mais energia do que consome. Isso pode significar que estamos mais próximos da tão desejada energia infinita.

Imagens | Daniele La Rosa Messina, NASA

Este texto foi traduzido/adaptado do site Xataka Espanha.

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A notícia

“Sol artificial”: reator de fusão da China ultrapassa limite considerado inalcançável e muda as regras do jogo da energia nuclear

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Xataka Brasil

por
Victor Bianchin

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