Sol artificial gera primeiro plasma – passo fundamental em direção a um reator de fusão


O primeiro dispositivo Tokamak supercondutor de alta temperatura do mundo, desenvolvido e construído pela Energy Singularity, alcançou com sucesso o primeiro plasma. Conhecido como  Honghuang 70  (HH70), o dispositivo está localizado a leste de Shanghai. Seu projeto começou em março de 2022, enquanto a instalação geral foi concluída no final de fevereiro de 2024. De acordo com o CEO da Energy Singularity, Yang Zhao, o HH70 estabelece o recorde mais rápido para a pesquisa e construção de dispositivos tokamak supercondutores do mundo.

O HH70 conduziu experimentos de descarga baseados em dois métodos de pré-ionização: injeção de fluxo magnético helicoidal localizada (pistola de elétrons) e aquecimento de ciclotron de íons (ICRF), e obteve com sucesso o primeiro plasma.

O campo magnético toroidal (B 0 ) do HH70 é de 0,6 Tesla, com um raio principal de plasma de 0,75 metros. Seu sistema magnético consiste em 26 ímãs supercondutores de alta temperatura.

Projetado, desenvolvido e construído pela Energy Singularity, o HH70 tem direitos de propriedade intelectual independentes, com uma taxa de localização superior a 96%. A conclusão e operação do HH70 assumiram a liderança no mundo na conclusão da verificação de viabilidade de engenharia do Tokamak supercondutor de alta temperatura, uma vantagem de pioneira no campo-chave da fusão de confinamento magnético supercondutor de alta temperatura. Ao mesmo tempo, a pesquisa e a construção do HH70 também alcançaram uma série de resultados inovadores como ser o primeiro dispositivo de fusão de confinamento magnético supercondutor de alta temperatura do mundo; o primeiro Tokamak supercondutor de alta temperatura do mundo; o primeiro Tokamak supercondutor do mundo construído por uma empresa comercial; um dos quatro Tokamaks supercondutores em operação no mundo.

O lançamento bem-sucedido do HH70 significa que a Energy Singularity se tornou a primeira e atualmente a única equipe no mundo a construir e operar um Tokamak supercondutor totalmente de alta temperatura. A partir da conclusão e operação do HH70, e tomando o HH70 como uma plataforma experimental chave, a empresa deve investir no desenvolvimento da próxima geração de dispositivos Tokamak supercondutores de alto campo e alta temperatura – HH170, que busca alcançar um equivalente de deutério-trítio ganho de energia (Q) maior que 10.

Espera-se que a fusão nuclear controlada forneça à humanidade uma fonte de energia quase infinita, limpa e barata. Como a única rota de tecnologia de fusão por confinamento magnético que concluiu a verificação científica de viabilidade, o Tokamak sempre foi o foco da pesquisa e desenvolvimento global de fusão nuclear controlada.

O Tokamak supercondutor de alta temperatura combina física robusta com inovação em engenharia, o que deve melhorar significativamente a relação custo-benefício do dispositivo e acelerar a comercialização de energia de fusão.

A Energy Singularity projetou o HH70 para se tornar menor e mais barato, em oposição às máquinas convencionalmente grandes, e usa um sistema magnético composto de material supercondutor de alta temperatura (HTS) chamado óxido de cobre e bário de terras raras (REBCO). Usar REBCOs permite fabricar tokamaks com apenas 2% do volume dos tokamaks convencionais. O tamanho e o preço reduzidos do tokamak são ideais para disponibilizar comercialmente a tecnologia, sendo o único desafio o rendimento líquido da reação.

Os reatores de fusão nuclear funcionam sob temperaturas extremamente altas, o que permite que os átomos de hidrogênio se fundam e se tornem átomos de hélio. Este processo libera grandes quantidades de energia como subproduto. Este tipo de reação ocorre no Sol, e os especialistas têm tentado replicá-la produzindo uma sopa de plasma de íons e elétrons de hidrogênio carregados positivamente. Para ajudar a conter o plasma, os cientistas usam um recipiente em formato de donut –  tokamak –  para que a temperatura possa ser aumentada para replicar as condições do Sol. Também conhecidos como “sóis artificiais”, esses dispositivos criam campos magnéticos que ajudam a conter as partículas dentro do plasma.

Produzir sóis é também um desejo do programa europeu de fusão termonuclear controlada esteve fortemente orientado para a construção e exploração do ITER (‘o caminho, em latim) e dos projetos de demonstração de protótipos de reatores de fusão para demonstrar a viabilidade da fusão como fonte de energia. Um intenso programa de experimentação e preparação para o ITER representou o esforço que a Eurofusion faz através da coordenação das experiências atuais, que incluem diferentes máquinas: ASDEX Upgrade na Alemanha , TCV na Suíça , JET eMAST em Inglaterra, e WEST em França. Uma vez concluída, o TDT (Teste do Divertor Tokamak) em Frascati representará o Tokamak mais avançado da Europa depois do ITER. A Eurofusion também coordena as atividades do JT-60SA no Japão, que foi construído em conjunto pelo Japão e pela Europa. Os membros do ITER China, União Europeia (através da Euratom),   Índia,  Japão,  Coreia,  Rússia e Estados Unidos combinaram recursos para conquistar uma das maiores fronteiras da ciência – reproduzir na Terra a energia ilimitada que alimenta o Sol e as estrelas. As obras do ITER terminaram ano passado e há uma conferência de imprensa agendada para 03 de julho próximo.

Na China, a Energy Singularity assumiu como missão “acelerar a realização da liberdade energética humana”, aderindo aos valores de “extrema eficiência e busca da verdade a partir dos fatos”, e estabeleceu uma plataforma integrada de design, processamento, teste de ímãs supercondutores de alta temperatura, e construiu os recursos para pesquisa e desenvolvimento, projeto, construção e operação de dispositivos Tokamak supercondutores de alta temperatura.

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