Como um forno de micro-ondas pode ajudar a domar a fuso nuclear

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 07/08/2024

Aquecer o plasma

Embora tcnicas alternativas para a fuso nuclear estejam despontando e mostrando resultados promissores, os tradicionais tokamaks ainda so a maioria dos aparatos experimentais que tentam domar essa fonte de energia limpa e quase inesgotvel.

E, depois de dcadas de pesquisas e aperfeioamentos, uma equipe do Japo e dos EUA acaba de descobrir que, na verdade, os tokamaks podem ser muito mais simples e menores do que tudo o que se fez at agora.

Posto igualmente de maneira simples, como se uma grande resistncia, similar s usadas nos fornos eltricos, fosse retirada de dentro da estrutura do tokamak, e ele fosse colocado dentro de um forno de micro-ondas.

Masayuki Ono e seus colegas esto propondo um projeto para uma planta-piloto de fuso esfrica compacta que aquece o plasma usando apenas micro-ondas. Assim como mais fcil projetar uma cozinha menor se ela tiver menos eletrodomsticos, ser mais simples e mais barato fazer um tokamak compacto se ele tiver menos sistemas de aquecimento.

A ideia substituir esse sistema por girotrons, os dispositivos usados para produzir micro-ondas. A grande vantagem que os girotrons ficaro do lado de fora do tokamak, apontados para seu ncleo. medida que os girotrons emitem ondas rumo ao plasma, eles geram uma corrente por movimentar partculas carregadas negativamente, ou eltrons. Este processo, conhecido como acionamento de corrente cclotron de eltrons (ECCD), aciona uma corrente e aquece o plasma.

Tokamak dentro de um micro-ondas

Normalmente os tokamaks esfricos usam uma enorme bobina de fios de cobre, chamada solenoide, localizada perto do centro do recipiente, para aquecer o plasma. Outra abordagem consiste na injeo de um feixe neutro, que envolve a aplicao de feixes de partculas sem carga, que aquecem o plasma.

Nenhuma dessas tcnicas de aquecimento hmico, o mesmo aquecimento que ocorre em uma torradeira, ideal, complicando a engenharia do projeto. A nova abordagem elimina esse mecanismo de aquecimento, tirando todo o seu aparato do interior do tokamak.

“Um tokamak compacto e esfrico se parece com uma ma sem caroo, com um ncleo relativamente pequeno, ento no h espao para uma bobina de aquecimento hmica,” detalhou Ono, do Laboratrio de Fsica de Plasma de Princeton (PPPL), nos EUA. “Se no tivermos que incluir uma bobina de aquecimento hmica, provavelmente poderemos projetar uma mquina que seja mais fcil e barata de construir.”

O maior trabalho para viabilizar a abordagem de aquecimento por micro-ondas consistiu no clculo exato do ngulo em que os girotrons precisaro ficar apontados para o ncleo, o que essencial para que as micro-ondas penetrem adequadamente no plasma.

“Alm disso, voc precisa tentar evitar que a energia que voc est colocando no plasma volte,” disse Jack Berkery, membro da equipe. Isso pode acontecer quando as micro-ondas entram no plasma ou quando elas so refletidas de volta sem alterar a corrente ou a temperatura do plasma. “Tivemos que fazer uma srie de varreduras de diferentes parmetros para encontrar a melhor soluo.”

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