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Na última quarta-feira (12), a China atingiu um novo marco no campo da fusão nuclear, com o Supercondutor Avançado Experimental Tokamak (EAST, na sigla em inglês), também chamado de Sol artificial.
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Um plasma de fusão superquente foi gerado, sustentado e confinado por 403 segundos pelo reator, trazendo a energia de fusão em escala comercial um passo mais perto da realidade.
A conquista quebra o recorde anterior do reator de plasma de alto confinamento em estado estacionário, que foi estabelecido em 2017, em 101 segundos.
O que é e como funciona o Sol artificial da China
Localizado no Instituto de Física de Plasma da Academia Chinesa de Ciências, em Hefei, o dispositivo é referido como o Sol artificial da China por produzir energia de forma semelhante à que faz a nossa estrela.
No caso do EAST, e de muitos outros reatores, dois átomos de hidrogênio são impulsionados juntos com tal força que se combinam em um único átomo de hélio maior, liberando enormes quantidades de energia durante o processo.
Ao contrário da fissão nuclear – a reação nuclear que é atualmente usada no setor de energia – a fusão não cria resíduos radioativos. Além disso, produz de três a quatro vezes mais energia e não libera dióxido de carbono na atmosfera, ao contrário da queima de combustíveis fósseis.
No entanto, a fusão requer grandes quantidades de energia para atingir a temperatura e a pressão necessárias para a reação. Para alcançar essas condições, o EAST conta com um aparato chamado tokamak, uma máquina em forma de rosquinha que usa ímãs poderosos para conter um fluxo circular de plasma superquente.
O plasma – por vezes considerado o quarto estado da matéria – é criado quando os átomos são aquecidos a temperaturas tão altas que são dilacerados, resultando em uma “sopa” de elétrons carregados negativamente e íons carregados positivamente.
Esses íons carregados positivamente geralmente se repelem, mas, no Sol, uma alta pressão é criada por suas intensas forças gravitacionais que mantêm os íons juntos e superam essa repulsão.
No entanto, na Terra, é quase impossível replicar esse processo, motivo pelo qual o plasma deve ser aquecido ainda mais, a temperaturas cerca de seis vezes mais altas do que a do centro do Sol.
Para manter essas temperaturas superquentes, o plasma deve estar confinado em uma pequena área, que é onde entram os ímãs. “Essencialmente, você tem um sistema de ímãs muito grandes”, disse Tony Langtry, chefe de engenharia da empresa de fusão Tokamak Energy, com sede no Reino Unido, ao site Newsweek.
Ele explica que o campo necessário para controlar o plasma é gerado pela passagem de enormes correntes através de grandes condutores. “À medida que a corrente passa por esses condutores, eles geram campos magnéticos e, como o plasma também tem uma corrente, ele reage e pode ser controlado por esses campos”.
Antes, metais como o cobre eram usados para criar esses ímãs. No entanto, quando uma corrente é passada através desses materiais convencionais, sua estrutura tende a resistir ao fluxo de eletricidade, o que significa que parte da energia colocada será desperdiçada.
Uma das características que permite que o EAST atinja e mantenha altas temperaturas de forma eficiente é o uso de ímãs supercondutores – materiais que produzem resistência zero e nenhum calor residual sob as condições certas.
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Colaboração internacional
De acordo com Tim Bestwick, diretor de tecnologia da Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido, estender o tempo para um plasma sustentado e controlado como esse envolve três fatores. “Ter máquinas que possam funcionar por longos períodos; ser capaz de fornecer energia de aquecimento sustentada para o plasma; e ser capaz de monitorar e controlar o plasma”.
O Sol artificial da China iniciou suas operações em 2006 e contribuiu para a colaboração de 35 anos entre o país, a União Europeia, a Índia, o Japão, a Coreia do Sul, a Rússia, o Reino Unido e os EUA, para desenvolver e otimizar a maior máquina tokamak do mundo, chamada ITER, que está atualmente em construção na França.
Espera-se que o ITER (sigla em inglês para Reator Termonuclear Experimental Internacional) produza seu primeiro plasma no final de 2025, com operações em grande escala começando após 10 anos.
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