Pesquisadores na China alcançaram um avanço significativo no desenvolvimento da energia de fusão, ultrapassando com sucesso um limite de densidade há muito mantido em reatores experimentais. O avanço no Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) demonstra que as restrições tradicionais à densidade do plasma – um fator crítico na eficiência da fusão – podem ser contornadas através do controle preciso das condições do reator. Isto é importante porque o aumento da densidade do plasma está diretamente ligado a uma maior produção de energia, um desafio fundamental para tornar viável a energia de fusão.
O limite de Greenwald e por que é importante
Durante décadas, os físicos da fusão operaram sob o que é conhecido como limite de Greenwald: um limite prático além do qual o plasma superaquecido tende a se tornar instável, potencialmente danificando os componentes do reator. Isso não foi considerado uma lei rígida da física, mas sim um fenômeno observado que ditava até que ponto a densidade do plasma poderia ser empurrada dentro de um tokamak (um dispositivo de confinamento magnético em forma de donut) antes de entrar em colapso.
O problema? Quanto mais átomos estiverem contidos no plasma, mais reações de fusão ocorrerão e, portanto, maior será a produção de energia. Mas à medida que a densidade aumenta, o plasma irradia energia, esfria em seus limites e extrai impurezas das paredes do reator. Essas impurezas aceleram o resfriamento, liberando mais impurezas em um ciclo de feedback destrutivo que degrada o confinamento magnético e interrompe a reação.
O regime livre de densidade: uma nova abordagem
Trabalhos teóricos recentes sugeriram uma maneira de contornar esse limite: controlar as interações plasma-parede durante a inicialização do reator para evitar o acúmulo de impurezas. Uma equipe liderada por Ping Zhu e Ning Yan testou essa teoria no EAST, ajustando cuidadosamente a pressão do gás combustível e aplicando aquecimento por ressonância do ciclotron eletrônico.
O resultado? Eles alcançaram densidades plasmáticas 65% superiores ao limite de Greenwald, reduzindo drasticamente a entrada de impurezas da parede no plasma. Isto não é uma eliminação completa dos limites de densidade, mas prova que a barreira tradicional não é absoluta.
Implicações para futuros reatores de fusão
Esta descoberta sugere que os reatores de fusão podem ser projetados e operados de forma mais eficiente do que se pensava anteriormente. Ao ajustar os processos operacionais, os dispositivos futuros poderão ser capazes de sustentar reações de maior densidade e maior energia. Os pesquisadores continuam a refinar seus métodos para ver o desempenho do EAST nessas condições melhoradas.
“As descobertas sugerem um caminho prático e escalável para estender os limites de densidade em tokamaks e dispositivos de fusão de plasma de queima de próxima geração”, diz Zhu.
Este avanço é significativo porque elimina um obstáculo fundamental no caminho para a energia de fusão sustentável, aproximando-nos de uma fonte de energia limpa e praticamente ilimitada.
