m mais poderoso do mundo pronto para fuso nuclear

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 17/06/2021

Maior m do mundo

O maior m do mundo est pronto para seguir rumo ao seu destino, o ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor).

Aps uma dcada de projeto e fabricao, a empresa General Atomics divulgou que ir enviar o primeiro mdulo do Solenoide Central, o m mais poderoso j construdo, que se tornar um componente central do ITER, uma mquina projetada para replicar o poder de fuso nuclear que ocorre nas estrelas.

Este experimento de fuso nuclear est sendo erguido na Frana por uma colaborao de 35 pases parceiros: Unio Europeia (mais Reino Unido e Sua), China, ndia, Japo, Coreia do Sul, Rssia e Estados Unidos.

Seu objetivo provar que a energia da fuso do hidrognio pode ser criada e controlada na Terra. A energia da fuso nuclear no tem os mesmos riscos dos atuais reatores de fisso nuclear, no polui o meio ambiente e tem potencial para suprir a necessidade de energia da sociedade por milhes de anos.

Solenoide Central

O Solenoide Central, o maior dos ms do ITER, ser composto por seis mdulos. Quando totalmente montado, ele ter 18 metros de altura, 4,25 metros de largura e pesar mil toneladas.

A fora magntica do Solenoide Central suficiente para levantar um porta-avies 2 metros no ar. Em seu ncleo, ele atingir uma fora de campo magntico de 13 Teslas, cerca de 280.000 vezes mais forte do que o campo magntico da Terra.

As estruturas de suporte do eletrom tero que suportar foras iguais ao dobro do empuxo de uma decolagem dos foguetes que levavam ao espao os nibus espaciais.

Ele dever induzir uma poderosa corrente de plasma no interior do reator, chamado tokamak, ajudando a moldar e controlar a reao de fuso, impedindo que ela derreta o prprio reator.

O primeiro mdulo est pronto e ser embarcado de navio dos EUA para a Frana. Cinco mdulos adicionais, mais um sobressalente, j esto em vrios estgios de fabricao – o Mdulo 2 dever ficar pronto em agosto.

ms no tokamak

A criao de campos magnticos em um tokamak requer trs arranjos complementares de ms. Bobinas externas ao redor do anel do tokamak produzem o campo magntico toroidal, confinando o plasma dentro do reator. Bobinas poloidais, um conjunto de anis empilhados que orbitam o tokamak paralelamente sua circunferncia, controlam a posio e a forma do plasma.

No centro do tokamak, o Solenoide Central usa um pulso de energia para gerar uma poderosa corrente toroidal no plasma que flui ao redor do toro. O movimento dos ons nessa corrente, por sua vez, cria um segundo campo magntico poloidal que melhora o confinamento do plasma, alm de gerar calor para a fuso.

Juntos, os ms do ITER criam uma gaiola invisvel para o plasma que se adapta precisamente s paredes de metal do tokamak. Com 15 milhes de amperes, a corrente de plasma do ITER ser muito mais poderosa do que qualquer coisa possvel nos tokamaks atuais.

O material supercondutor usado nos ms do ITER foi produzido em nove fbricas em seis pases. Os 43 quilmetros de supercondutores de nibio-estanho para o Solenoide Central foram fabricados no Japo.

Este esquema mostra o Solenoide Central (coluna azul e amarelo) no centro do reator de fuso nuclear do ITER. A rea rosa em torno dele o plasma, girando dentro do toro.
[Imagem: ITER]

Como funcionar a fuso nuclear no ITER

Para que o ITER funcione, uma pequena quantidade de gs deutrio e trtio, que so istopos do hidrognio, injetada no tokamak, uma grande cmara de vcuo em forma de anel.

O hidrognio aquecido at se tornar um plasma ionizado, que parece uma nuvem. Os ms supercondutores integrados ao tokamak confinam e moldam esse plasma ionizado, mantendo-o afastado das paredes de metal do reator.

Quando o plasma de hidrognio atinge 150 milhes de graus Celsius – dez vezes mais quente do que o ncleo do Sol -, uma pequena quantidade de massa convertida em uma grande quantidade de energia (E = mc²) conforme os tomos de hidrognio se fundem.

Nutrons de ultra-alta energia, produzidos pela fuso, escapam do campo magntico e atingem as paredes de metal do tokamak, transmitindo sua energia para as paredes na forma de calor. A gua que circula nas paredes do tokamak recebe esse calor e o converte em vapor. Em um reator comercial, esse vapor acionar turbinas para produzir eletricidade.

Finalmente, alguns nutrons reagem com o ltio incorporado nas paredes do tokamak, criando mais combustvel de trtio para a fuso.

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