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Energia

Fusão nuclear é obtida em equipamento de mesa

Com informações da APS - 24/04/2019

Fusão nuclear é obtida em equipamento de mesa
Esquema do experimento que obteve fusão nuclear sustentada em um equipamento de mesa do tipo "Pinça Z".
[Imagem: Y. Zhang et al. - 10.1103/PhysRevLett.122.135001]

Fusão nuclear de mesa

Físicos detectaram a assinatura de reações de fusão nuclear em um aparato experimental de mesa, comumente usado para estudar os plasmas encontrados em estrelas e outros corpos astrofísicos.

Os futuros reatores de fusão nuclear prometem a possibilidade de fornecer à Terra uma fonte ilimitada de energia limpa, verdadeiras estrelas artificiais.

As tentativas de criar esses reatores de fusão nuclear normalmente envolvem engenhocas do tamanho de edifícios para gerar o plasma quente necessário para iniciar as reações de fusão - é o caso dos projetos experimentais ITER e Wendelstein 7X e mesmo de propostas mais ambiciosas e de curto prazo, como o SPARC e o HB11.

Yue Zhang, da Universidade de Washington, nos EUA, acredita ter iniciado com sucesso a fusão nuclear sustentada usando uma configuração que é pequena o suficiente para ser posta sobre uma mesa.

Pinça Z

Zhang estava trabalhando com uma configuração experimental conhecida como "pinça Z", ou Zeta pinch, na qual a corrente elétrica no plasma gera um campo magnético que "belisca" o plasma, comprimindo-o localmente, como se fosse uma pinça.

Pesquisadores têm usado esta configuração por décadas para estudar em laboratório o que acontece no interior das estrelas. E na década de 1950, alguns deles detectaram as assinaturas de nêutrons gerados por reações de fusão dentro de um Z-pinch.

Mas, apesar desse sucesso inicial, os pesquisadores haviam desistido de reatores de fusão baseados em pinças Z por causa da natureza instável dos plasmas que esses equipamentos produzem.

Zhang e seus colegas descobriram uma maneira de contornar este problema, gerando um plasma estável a partir de átomos de hidrogênio e deutério. Para fazer isso, a equipe aplicou uma força de cisalhamento ao plasma enquanto este avançava através do acelerador. Isso gerou um fluxo radial que manteve o plasma estável.

Fusão nuclear é obtida em equipamento de mesa
O sinal da fusão nuclear durou vários microssegundos, uma duração inédita até agora.
[Imagem: Y. Zhang et al. - 10.1103/PhysRevLett.122.135001]

Reator de fusão compacto

O plasma resultante permaneceu estável por cerca de 16 microssegundos (µs), 5.000 vezes mais do que o que é possível com plasmas estáticos. Durante este período estável, a equipe detectou a presença dos nêutrons de alta energia esperados de uma reação de fusão nuclear, com este sinal durando 5 µs.

Embora existam muitas etapas desta demonstração inicial até um reator viável, o experimento aponta para o uso potencial de uma pinça Z em futuros geradores de energia de fusão nuclear compactos.

Bibliografia:

Artigo: Sustained Neutron Production from a Sheared-Flow Stabilized Z Pinch
Autores: Y. Zhang, U. Shumlak, B. A. Nelson, R. P. Golingo, T. R. Weber, A. D. Stepanov, E. L. Claveau, E. G. Forbes, Z. T. Draper, J. M. Mitrani, H. S. McLean, K. K. Tummel, D. P. Higginson, C. M. Cooper
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 122, 135001
DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.135001






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