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Descoberta uma nova fonte de energia ilimitada por fusão

As instalações de fusão tokamak podem produzir energia segura, limpa e praticamente ilimitada para gerar eletricidade.  Estes dispositivos são mais amplamente utilizados para a coleta das reações de fusão que alimentam o sol e as estrelas, mas podem ser uma fonte de energia praticamente ilimitada para a Terra.

O físico Jon Menard, do Laboratório de Física de Plasma de Princeton do Departamento de Energia dos EUA (DOE) examinou essa questão em uma análise detalhada do conceito de um tokamak compacto equipado com ímãs supercondutores de alta temperatura (HTS). Esses ímãs podem produzir campos magnéticos mais altos (necessários para produzir e sustentar reações de fusão) do que seria possível em uma instalação compacta.

Menard apresentou pela primeira vez um artigo que explorou a aceleração do desenvolvimento do poder de fusão produzido por tokamak com tokamaks compactos. Este é o primeiro documento que documenta quantitativamente como os novos supercondutores podem interagir com a alta pressão que os tokamaks compactos produzem para influenciar como os tokamaks serão otimizados no futuro.

Resultados importantes para o desenvolvimento de novas formas de energia

Os tokamaks compactos, que podem incluir instalações esféricas como o NSTX-U (National Spherical Torus Experiment- Upgrade) que está em reparo no PPPL e o MAST (Mega Ampere Spherical Tokamak) na Inglaterra, fornecem alguns recursos vantajosos. Os dispositivos, com a forma de maçãs tubulares em vez de tokamaks convencionais tipo rosquinha, podem produzir plasmas de alta pressão que são essenciais para reações de fusão com campos magnéticos relativamente baixos e econômicos.

Tais reações fundem elementos leves na forma de plasma para liberar energia. Os cientistas procuram replicar esse processo e, essencialmente, criar uma estrela na Terra para gerar eletricidade abundante para casas, fazendas e indústrias em todo o mundo. A fusão pode durar milhões de anos com pouco risco e sem gerar gases de efeito estufa.

O estudo de Menard amplia sua pesquisa anterior de um projeto esférico que poderia desenvolver materiais e componentes para um reator de fusão e servir como uma planta piloto para produzir energia elétrica. O presente artigo fornece uma análise detalhada das complexas compensações que os experimentos futuros precisarão explorar quando se trata de integrar tokamaks compactos com ímãs HTS.

200 a 300 megawatts de energia elétrica

A manutenção do plasma para gerar os 200 a 300 megawatts de energia elétrica examinados no papel também exigiria maior confinamento do que os regimes operacionais de tokamak padrão normalmente alcançam. Essa produção de energia poderia levar a fluxos desafiadores de nêutrons de fusão que limitariam a vida útil estimada dos ímãs HTS a um a dois anos de operação com potência total. A proteção mais grossa poderia aumentar substancialmente essa vida útil, mas também diminuiria a entrega de energia de fusão.

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