Energia

Fusão nuclear é obtida em equipamento de mesa

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:

Sustained Neutron Production from a Sheared-Flow Stabilized Z Pinch
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
Physical Review Letters
Vol.: 122, 135001
DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.135001




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