Jonathan Amos
Science correspondente
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https://emp.bbc.com/emp/SMPj/2.44.11/iframe.htmlLegenda de mídia,Assista ao pulso de cinco segundos acender o reator JET

Cientistas europeus dizem que fizeram um grande avanço em sua busca para desenvolver a fusão nuclear prática – o processo de energia que alimenta as estrelas.

O laboratório JET, com sede no Reino Unido , quebrou seu próprio recorde mundial de quantidade de energia que pode extrair espremendo duas formas de hidrogênio.

Se a fusão nuclear puder ser recriada com sucesso na Terra, ela terá o potencial de suprimentos virtualmente ilimitados de energia de baixo carbono e baixa radiação.

Os experimentos produziram 59 megajoules de energia em cinco segundos (11 megawatts de potência).

Isso é mais que o dobro do que foi alcançado em testes semelhantes em 1997.

Não é uma grande produção de energia – apenas o suficiente para ferver cerca de 60 chaleiras de água. Mas o significado é que ele valida as escolhas de projeto que foram feitas para um reator de fusão ainda maior que está sendo construído na França.

“Os experimentos do JET nos colocaram um passo mais perto da energia de fusão”, disse o Dr. Joe Milnes, chefe de operações do laboratório do reator. “Nós demonstramos que podemos criar uma mini estrela dentro de nossa máquina e mantê-la lá por cinco segundos e obter alto desempenho, o que realmente nos leva a um novo reino.”ADVERTISEMENT

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A instalação do ITER no sul da França é apoiada por um consórcio de governos mundiais, incluindo dos estados membros da UE, EUA, China e Rússia. Espera-se que seja o último passo para provar que a fusão nuclear pode se tornar um fornecedor de energia confiável na segunda metade deste século.

Operar as usinas de energia do futuro com base na fusão não produziria gases de efeito estufa e apenas quantidades muito pequenas de resíduos radioativos de curta duração.

“Esses experimentos que acabamos de concluir tiveram que funcionar”, disse o CEO da JET, Prof Ian Chapman. “Se eles não tivessem, teríamos preocupações reais sobre se o ITER poderia atingir seus objetivos.

“Isso foi de alto risco e o fato de termos alcançado o que fizemos foi devido ao brilhantismo das pessoas e sua confiança no esforço científico”, disse ele à BBC News.

A fusão funciona com base no princípio de que a energia pode ser liberada forçando núcleos atômicos em vez de dividi-los, como no caso das reações de fissão que impulsionam as usinas nucleares existentes.

No núcleo do Sol, enormes pressões gravitacionais permitem que isso aconteça a temperaturas de cerca de 10 milhões de graus Celsius. Nas pressões muito mais baixas que são possíveis na Terra, as temperaturas para produzir a fusão precisam ser muito mais altas – acima de 100 milhões de graus Celsius.

Não existem materiais que possam resistir ao contato direto com esse calor. Assim, para alcançar a fusão em um laboratório, os cientistas criaram uma solução na qual um gás superaquecido, ou plasma, é mantido dentro de um campo magnético em forma de rosquinha.

A Joint European Torus (JET), localizada em Culham, Oxfordshire, é pioneira nessa abordagem de fusão há quase 40 anos. E nos últimos 10 anos, foi configurado para replicar a configuração ITER prevista.

O anúncio da fusão é uma ótima notícia, mas infelizmente não ajudará em nossa batalha para diminuir os efeitos das mudanças climáticas.

Há uma enorme incerteza sobre quando a energia de fusão estará pronta para comercialização. Uma estimativa sugere talvez 20 anos. Então a fusão precisaria aumentar, o que significaria um atraso de talvez mais algumas décadas.

E aqui está o problema: a necessidade de energia livre de carbono é urgente – e o governo prometeu que toda a eletricidade no Reino Unido deve ter emissões zero até 2035. Isso significa energia nuclear, renováveis ​​e armazenamento de energia.

Nas palavras do meu colega Jon Amos: “A fusão não é uma solução para nos levar ao zero líquido de 2050. Esta é uma solução para a sociedade do poder na segunda metade deste século.”

O “combustível” preferido do laboratório francês para fazer o plasma será uma mistura de duas formas, ou isótopos, de hidrogênio chamados deutério e trítio.

O JET foi solicitado a demonstrar um revestimento para o vaso toroidal de 80 metros cúbicos que encerra o campo magnético que funcionaria eficientemente com esses isótopos.

Para seus experimentos recordes em 1997, o JET usou carbono, mas o carbono absorve trítio, que é radioativo. Assim, para os testes mais recentes, novas paredes para a embarcação foram construídas com os metais berílio e tungstênio. Estes são 10 vezes menos absorventes.

A equipe científica do JET teve então que ajustar seu plasma para funcionar efetivamente nesse novo ambiente.

“Este é um resultado impressionante porque eles conseguiram demonstrar a maior quantidade de produção de energia das reações de fusão de qualquer dispositivo na história”, comentou o Dr. Arthur Turrell, autor de The Star Builders: Nuclear Fusion And The Race To Power The Planet.

“É um marco porque eles demonstraram estabilidade do plasma em cinco segundos. Isso não parece muito longo, mas em uma escala de tempo nuclear, é um tempo muito, muito longo. E é muito fácil passar de cinco segundos para cinco segundos. minutos, ou cinco horas, ou até mais.”

O JET não pode mais funcionar porque seus eletroímãs de cobre ficam muito quentes. Para o ITER, serão usados ​​ímãs supercondutores resfriados internamente.

As reações de fusão no laboratório consomem mais energia para iniciar do que podem produzir. Na Jet, dois volantes de 500 megawatts são usados ​​para executar os experimentos.

Mas há evidências sólidas de que esse déficit pode ser superado no futuro, à medida que os plasmas forem ampliados. O volume do vaso toroidal do ITER será 10 vezes maior do que o do JET. Espera-se que o laboratório francês chegue ao ponto de equilíbrio. As usinas comerciais que vêm depois devem apresentar um ganho líquido que pode ser alimentado nas redes elétricas.

Este é um jogo longo e é significativo que dos cerca de 300 cientistas que trabalham como JET, um quarto esteja no início de suas carreiras. Eles terão que levar adiante o bastão da pesquisa.

“A fusão leva muito tempo, é complexa, é difícil”, disse Athina Kappatou, que está na casa dos trinta. “É por isso que temos que garantir que, de uma geração para a outra, haja os cientistas, os engenheiros e a equipe técnica que podem levar as coisas adiante”.

Muitos desafios técnicos permanecem, no entanto. Na Europa, esses desafios estão sendo trabalhados pelo consórcio Eurofusion, que compreende cerca de 5.000 especialistas em ciência e engenharia de toda a UE, Suíça e Ucrânia.

O Reino Unido também participa. Seu envolvimento total no ITER, no entanto, exigirá primeiro que a Grã-Bretanha se “associe” a certos programas científicos da UE, algo que até agora foi impedido por divergências sobre acordos comerciais pós-Brexit, particularmente em relação à Irlanda do Norte.

É provável que o JET seja desativado após 2023, com o ITER iniciando os experimentos de plasma em 2025, ou logo depois.

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