Sol artificial chinês Tokamak bate novo recorde rumo à fusão nuclear

Demonstrando incrível capacidade científica, pesquisadores chineses anunciaram um novo recorde de tempo e temperatura obtidos a partir da reação de plasma confinado. Batizado de Sol Artificial, a máquina chinesa conseguiu manter o plasma aquecido a 122 milhões de graus por um período de 403 segundos, quebrando o recorde mundial que pertencia ao mesmo equipamento.

Reator EAST chinês é similar ao alemão TCV tokamak. Credito da imagem: Curdin Wüthrich /SPC/EPFL

Batizado de Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), o poderoso reator quebrou o recorde obtido em 2017, quando mantiveram o plasma aquecido a 120 milhões de graus por um período de 101 segundos.

Diferentemente da fissão nuclear, que rompe a matéria atômica para liberar energia, a fusão nuclear envolve a fusão dos átomos. De acordo com Song Yuntao, pesquisador chefe do Instituto de Física de Plasma da Universidade de Pequim, no processo de fusão não há criação de lixo tóxico e não há risco de derretimento como em um reator nuclear tradicional. No entender de Yuntao, a fusão proporciona uma fonte quase ilimitada de energia.

O maior problema para obter a fusão controlada é que as condições necessárias são encontradas apenas no interior das estrelas, como nosso Sol. No interior de um reator do tipo Tokamak o hidrogênio em forma de gás é submetido a um calor e pressão extraordinários até atingir a incandescência, quando então é chamado plasma, com temperatura mais quente que no núcleo do Sol.

Para impedir que o gás atinja a parede do reator são usados campos magnéticos extremamente poderosos, cuja energia consumida é maior que a energia gerada no processo. Isso tornas inviável a produção de energia e é justamente por isso que existe uma corrida mundial para melhorar o tempo de permanência do plasma, na tentativa de fazer os reatores do tipo Tokamak produzir mais energia do que consomem.

Interior da câmara de Vácuo do reator chinês EAST.

Existem algumas controvérsias em relação aos recordes obtidos. Enquanto a China reivindica o maior tempo do plasma sustentado - cerca de 17 minutos, a Alemanha afirma que a reação mais eficiente foi produzida por eles, quando produziram um gigajoule de energia. Os EUA também estão na corrida e reivindicam para o país a primeira produção líquida de energia positiva a partir de uma fusão reação, ou seja, conseguiram produzir mais energia que o gasto.

Medindo 1.85x0,45 metros, o bloco toroidal principal do EAST pesa cerca de 3.5 toneladas e fica confinado no interior de uma câmara de vácuo onde o plasma confinado é aquecido por uma corrente elétrica que pode chegar a 1 mega ampere.

Nomeado oficialmente como EAST (Tokamak Supercondutor Experimental Avançado), o experimento chinês é primeiro dispositivo tokamak a empregar ímãs supercondutores toroidais e poloidais. Com essa topologia, os cientistas chineses esperam produzir pulsos de plasma de até 1000 segundos de duração.

Para quem não sabe, tokamak é um dispositivo que usa um poderoso campo magnético para confinar o plasma (gás em alta temperatura) na forma de um toroide. Foram inicialmente concebidos em 1950 na União Soviética, pelos físicos Igor Tamm e Andrei Sakharov. O primeiro tokamak entrou em funcionamento em 1958, em trabalho conduzido por Natan Yavlinsky.
O tokamak é um dos vários tipos de dispositivos de confinamento magnético sendo desenvolvidos para produzir energia de fusão termonuclear controlada.

Atualmente, EUA, União Europeia, Rússia e China fazem parte do consórcio internacional ITER, que visa a construção do maior reator de fusão nuclear controlada já concebido. O objetivo será tentar injetar 50 MW de potência para obter plasma de até 500 MW de energia por períodos entre 400 a 600 segundos.