MIT Magnet Permite Curso para Energia de Fusão Comercial
A triagem efetiva de um ímã supercondutor de alta temperatura foi relatada pela startup Commonwealth Fusion Equipment (CFS) e pelo Plasma Science and Blend Center do MIT. Pesquisadores do MIT e CFS afirmaram que a força do campo de 20 tesla é o campo eletromagnético mais intenso já criado no mundo, abrindo um caminho para a construção da usina de fusão inicial.
Entre os desafios mais consideráveis para a criação das condições necessárias para a fusão está o layout do imã. Os cientistas relataram que é agora possível desenvolver e restringir o plasma que gera mais energia do que consome, utilizando a tecnologia moderna de ímã desenvolvida pela equipa do MIT-CFS.
“Esta parceria especial e cooperação entre o MIT e o CFS nos permitiu ser ativos e rápidos na fabricação, construção e teste deste ímã”, disse Dennis Whyte, supervisor da Plasma Science and Blend Facility do MIT, numa coletiva de imprensa. “Poderíamos tirar proveito da resistência de cada empresa e criar um grupo para fornecer essa inovação na escala de tempo rápida exigida pelo dilema do meio ambiente.”
As dificuldades da mistura são, sem dúvida, grandes. Se mostrada, a inovação do MIT pode acabar sendo uma fonte de energia infinita e livre de carbono. A demonstração também representa um passo significativo em direção a uma das preocupações mais urgentes relacionadas a uma iniciativa do MIT chamada SPARC, um experimento de mistura de energia de alto campo. SPARC se destina a obter um ganho de fusão, ou fator Q, de pelo menos 2, implicando que o dobro da potência de mistura é produzida do que a quantidade usada para manter uma reação. Um gadget de demonstração está programado para ser concluído em 2025.
“O objetivo aqui é essencialmente uma usina nuclear do tamanho de um pequeno clube de saúde de uma escola secundária que gera tanta energia quanto uma usina a carvão sem absolutamente nenhum carbono. E o gás é o hidrogénio, que vem da água, da qual temos um estoque ilimitado”, afirmou Maria Zuper, vice-presidente de estudos do MIT Research.
Campos magnéticos
A combinação é o procedimento que alimenta a luz solar. Em uma reação de fusão, dois centros de luz se fundem para criar um núcleo solitário mais pesado, liberando energia, visto que a massa total do centro solitário resultante é menor que a massa de ambos os centros iniciais. A massa restante se torna energia.
Um campo eletromagnético preserva a coleção de prótons e elétrons, ou plasma, produzindo uma capa oculta. Os campos eletromagnéticos exercem um controle significativo sobre os bits eletricamente carregados. Uma estrutura em forma de rosca conhecida como tokamak é um dos layouts mais importantes para controle. Mais de 150 tokamaks foram desenvolvidos e operados, cada um mostrando funcionalidade ao se aproximar do fator de mistura. Enquanto muitos dispositivos usam eletroímãs de cobre para criar campos eletromagnéticos, o projeto francês do ITER utiliza os chamados supercondutores de baixa temperatura.
Um desenvolvimento crítico na iniciativa de fusão MIT-CFS, de acordo com os pesquisadores, é o uso de supercondutores de alta temperatura que permitem um campo eletromagnético significativamente mais poderoso e resultando em tokamaks menores. Isso foi obtido usando um novo material supercondutor, um óxido de cobre e bário de terras raras (ReBCO) operando a 20 graus Kelvin. Uma variação em forma de fita do ReBCO só se tornou comercialmente acessível alguns anos antes. A aplicação de novos ímãs supercondutores de alta temperatura alavancou décadas de resultados especulativos obtidos com os experimentos de tokamak.
Estilo imã
O avanço do imã exigiu três anos de estilo, com a cadeia de suprimentos e o desenvolvimento do processo de fabricação. O cientista afirmou que muitos modelos foram gerados, utilizando um modelo físico e estilos CAD.
O novo imã foi carregado progressivamente numa série de etapas até obter um campo eletromagnético de 20 tesla. Isso significa “a melhor resistência de área já alcançada por um imã de fusão supercondutor de alta temperatura”, declararam os cientistas da combinação. O imã contém 16 placas empilhadas umas sobre as outras. Para desenvolver um campo magnético sólido, os pesquisadores afirmaram que o material precisa ser uma estrutura de aço robusta.
O alcance e a eficiência do novo imã se assemelham a um imã não supercondutor usado no experimento Alcator C-Mod do MIT concluído em 2016. “A distinção em entrada de energia é espetacular”, afirmou Whyte, “porque era um típico imã de desempenho de cobre [comendo] cerca de 200 milhões de watts de potência para criar o campo magnético restritivo. ”
O novo imã usado cerca de 30 watts, afirmou Whyte, indicando que a quantidade de energia necessária para confinar o campo eletromagnético foi reduzida por um fator de cerca de 10 milhões. A mudança para um dispositivo supercondutor de alto campo pode causar “a energia da Internet a partir da combinação [porque] não precisamos usar tanta energia para fornecer o campo magnético restritivo”, encabeçou.
(Fonte: MIT)
O teste do centro de mistura do MIT também expôs que um imã construído em escala poderia manter uma área de mais de 20 tesla, o grau de eficiência necessário para o dispositivo tokamak SPARC que será certamente usado para mostrar a energia líquida da fusão.
Esse exame envolve atingir temperaturas suficientes para que um imã supercondutor produza um campo enquanto limita o consumo de energia. O tamanho da resistência da área, que levou vários dias para aumentar, foi considerado suficiente para manter o que os desenvolvedores consideraram um estado estável onde o equilíbrio foi alcançado entre a entrada de energia e a temperatura.
A próxima etapa é construir SPARC, utilizando o teste magnético bem-sucedido como base. Dificuldades técnicas e económicas significativas permanecem; no entanto, os pesquisadores acreditam que o caminho para a energia de fusão pode finalmente estar a correr ladeira abaixo.
Leia o artigo original sobre EETIMES.
