Energia

Reatores de fusão nuclear de pequeno porte

Reatores de fusão nuclear de pequeno porte
Um plasma de hidrogênio armazenado em um tokamak de pequeno porte. [Imagem: Tokamak Energy]

Energia das estrelas

Se já não bastassem os problemas técnicos e de orçamento do ITER, o gigantesco reator experimental de fusão nuclear que está sendo construído na França, agora novos cálculos indicam que ele não precisaria ser tão grande.

Engenheiros da Tokamak Energy, que fabrica reatores de fusão experimental em pequena escala, apresentaram novos cálculos que indicam que um reator de fusão nuclear pode ser muito menor do que se pensava anteriormente.

O ITER terá um tokamak - a câmara onde ocorre a fusão nuclear - de 23.000 toneladas, 60 metros de altura e um raio de 6,21 metros. Mas ele será um reator de pesquisa, e os cientistas calculam que um reator de fusão comercial precisaria ter um raio de plasma de pelo menos 9 metros.

O ITER está sendo construído para apresentar um ganho de potência de fusão - simbolizado como Q - igual a 10, o que significa que ele deverá gerar 10 vezes a energia que consumirá - a expectativa é que ele consuma 50 MW para gerar 500 MW.

Miniestrelas artificiais

Alan Costley e seus colegas demonstraram que reatores muito menores - e, por decorrência, muito mais baratos (o custo do ITER é estimado em US$16 bilhões) - podem apresentar a mesma eficiência - o mesmo Q - que o gigantesco reator internacional.

A demonstração se concentra em um parâmetro chave na determinação do desempenho do plasma, chamado "beta do plasma", que é a relação entre a pressão do plasma e a pressão magnética. Como a temperatura do combustível aumenta com a pressão, os engenheiros tentam obter a maior pressão possível no plasma, mas isso exige um aumento na pressão do magnetismo necessário para contê-lo que aumenta mais rapidamente.

Reatores de fusão nuclear de pequeno porte
Existem outros projetos de fusão nuclear que não envolvem tokamaks. [Imagem: Eduard Dewald/LLNL]

Mas, usando dados de experimentos reais, a equipe derivou expressões sobre o beta do plasma para tamanhos crescentes de reatores que mostram que a potência necessária para um desempenho eficiente pode ser alcançada em níveis de três a quatro vezes menores do que se calculava anteriormente.

Além disso, eles demonstraram que o ganho Q tem uma dependência do tamanho do reator diferente do que se calculava.

Combinados, os dois resultados implicam a possibilidade de construir reatores de fusão nuclear muito menores. A equipe propõe um reator de apenas 1,5 metro de diâmetro, que seria capaz de gerar 180 MW com um Q de 5 - um projeto 20 vezes menor do que o ITER.

O problema agora é encontrar financiamento para testar os novos cálculos, devido aos elevados valores envolvidos mesmo em projetos pequenos e ao fato de que os potenciais candidatos já estão com seu orçamento comprometido com o ITER.

Bibliografia:

On the power and size of tokamak fusion pilot plants and reactors
A. E. Costley, J. Hugill, P. F. Buxton
Nuclear Fusion
Vol.: 55 033001
DOI: 10.1088/0029-5515/55/3/033001
http://iopscience.iop.org/0029-5515/55/3/033001




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