Quinta-feira, 28 de março de 2024

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Pesquisadores atingiram temperaturas recordes no tokamak

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Tokamaks são dispositivos usados ​​em fusão com confinamento magnético. Nessas reações, um poderoso campo magnético é usado para controlar e conter o plasma de combustível de fusão quente no núcleo do reator. O plasma é aquecido a altas temperaturas por injeção de feixe neutro ou aquecimento por radiofrequência. O objetivo principal é manter um estado de plasma estável no qual as reações de fusão possam ocorrer continuamente, fornecendo uma fonte ilimitada de energia.

Um estudo recente de cientistas do Oakridge National Laboratory (ORNL), do Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) e da Tokamak Energy Ltd marca um grande avanço na pesquisa de energia de fusão. A equipe atingiu temperaturas de quase 100 milhões de graus Celsius, o que é necessário para que as usinas de fusão produzam energia comercial.

Pesquisadores atingiram temperaturas recordes no tokamak

Além disso, eles alcançaram altas temperaturas em um tokamak compacto, o que ninguém havia feito antes!

Neste estudo, os cientistas se concentraram em melhorar as condições operacionais de um tokamak esférico de alto campo (ST) chamado ST40. Comparado a outros dispositivos termonucleares, o dispositivo ST40 se distingue por seu tamanho menor e plasma esférico.

A equipe usou uma abordagem semelhante à usada na década de 1990 no tokamak TFTR, que gerou mais de 10 milhões de watts de energia de fusão. O ST40 operava em um campo magnético toroidal (em forma de rosquinha) com intensidade um pouco acima de 2 Tesla.

Para aquecer o plasma, a equipe usou 1,8 milhão de watts de partículas neutras de alta energia. Embora a descarga de plasma, ou o período em que as reações termonucleares ocorriam ativamente, durasse apenas 0,15 segundos, a temperatura dos íons no núcleo atingiu mais de 100 milhões de graus Celsius.

Para medir as temperaturas dos íons, a equipe usou o código de transporte TRANSP desenvolvido no PPPL. Este código é útil porque leva em consideração os perfis de temperatura medidos de impurezas e deutério, o principal combustível usado em reatores de fusão.

Pesquisadores atingiram temperaturas recordes no tokamak

Eles descobriram que a faixa de temperatura das impurezas excede 8,6 keV (cerca de 100 milhões de graus Celsius), enquanto a faixa de temperatura do deutério está próxima a esse valor. Essa descoberta sugere que o método de aquecimento usado no experimento foi eficaz em atingir as altas temperaturas desejadas.

Os resultados dão otimismo para o desenvolvimento futuro de usinas termonucleares baseadas em tokamaks esféricos compactos de alto campo. Esses avanços podem levar a soluções mais eficientes e economicamente viáveis ​​no campo da energia de fusão, oferecendo um caminho promissor para a produção de energia limpa e sustentável.

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