No campo da fusão nuclear, o ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), o reator experimental que um consórcio internacional liderado pela Europa está a construir na localidade francesa de Cadarache, acapara todas as atenções. No entanto, no Velho Continente temos outras máquinas de energia de fusão que também são muito importantes. O reator experimental Wendelstein 7-X, instalado num dos edifícios do Instituto Max Planck para Física do Plasma em Greifswald (Alemanha), é uma delas.
O seu objetivo é contribuir para o desenvolvimento das tecnologias envolvidas na aperfeiçoamento dos reatores de fusão nuclear por confinamento magnético, mas a sua fórmula é diferente da proposta pelo ITER ou pelo JET. Na verdade, o reator Wendelstein 7-X é um projeto do tipo stellarator. A diferença mais evidente entre os reatores tokamak e os stellarator reside na sua geometria. Os primeiros têm forma toroidal (ou de donut), e os segundos têm uma geometria mais complexa que os assemelha a um donut torcido sobre si mesmo.
No entanto, a diferença fundamental entre estes dois projetos consiste no facto de os reatores tokamak exigirem que os campos magnéticos que confinam o plasma sejam gerados por bobinas e induzidos pelo próprio plasma, enquanto nos reatores stellarator tudo é feito com bobinas. Não há corrente dentro do plasma. Isto significa, em definitiva, que estes últimos são mais complexos e difíceis de construir. Felizmente, a experiência Wendelstein 7-X já está a apresentar resultados extraordinariamente promissores.
Recorde mundial em plasma de longa duração
Os primeiros testes realizados neste reactor de fusão entre 2015 e 2018 correram como previsto, pelo que em novembro deste último ano chegou um momento importante no seu percurso: era necessário modificá-lo para instalar um sistema de refrigeração por água capaz de evacuar com mais eficácia a energia térmica residual das paredes da câmara de vácuo, bem como um sistema que permitisse ao plasma atingir uma temperatura mais elevada. Os trabalhos que exigiram estas modificações foram concluídos com sucesso em agosto de 2022.
Quando os cientistas introduzem modificações tão importantes em um experimento tão complexo, eles são obrigados a revisar tudo obsessivamente antes de ligar a máquina novamente para garantir que tudo funcione corretamente. Felizmente, tudo correu bem e, em fevereiro de 2023, o reator Wendelstein 7-X atingiu um marco importante: conseguiu confinar e estabilizar o plasma durante 8 minutos ininterruptos, durante os quais o reator forneceu uma energia total de 1,3 gigajoules. Mas não era suficiente. Agora era necessário submeter esta máquina a uma nova fase de manutenção e renovação com o objetivo de ir ainda mais longe.
Um ano depois, o reator estava novamente pronto para realizar novos experimentos e agora conta com melhorias significativas. Os técnicos que trabalharam nele nos últimos meses otimizaram os sistemas de controlo e aquisição de dados, melhoraram o sistema de aquecimento do plasma e implementaram cerca de 50 testes de diagnóstico adicionais. De todas estas melhorias, a mais relevante é o sistema de aquecimento, uma vez que agora é capaz de gerar mais de 1 megawatt de potência no plasma graças à aplicação de micro-ondas. Esta tecnologia é conhecida como sistema de aquecimento por ressonância ciclotrónica eletrónica (ECRH ou Electron Cyclotron Resonance Heating em inglês).
Os primeiros resultados não demoraram a chegar. No dia 22 de maio, este reator alemão registou um recorde mundial ao manter a reação de fusão através de um plasma de alto desempenho durante 43 segundos. Até à data, nenhuma outra máquina de fusão prolongou tanto o produto triplo em descargas de plasma de longa duração. Entender o que é o produto triplo não é difícil (também conhecido como critério de Lawson). Na verdade, trata-se apenas de uma métrica que avalia a densidade das partículas do plasma, a sua temperatura e o tempo que dura o confinamento magnético, com o objetivo de medir o rendimento da reação de fusão.
Esta estratégia é fundamental porque permite aos engenheiros determinar se o reator de fusão ultrapassou o limiar que lhe permite gerar mais energia do que a necessária para aquecer o plasma. Uma vez atingido este ponto, o balanço energético torna-se positivo e a reação de fusão pode ser mantida ao longo do tempo sem necessidade de investir energia no sistema de aquecimento de forma contínua. Este marco não teria sido possível sem a intervenção do novo injetor de pacotes de hidrogénio congelado desenvolvido pelo Laboratório Nacional Oak Ridge (EUA). No entanto, há algo mais que vale a pena mencionar: durante a campanha que acaba de terminar, o reator forneceu 1,8 gigajoules de energia, superando claramente os 1,3 gigajoules alcançados em fevereiro de 2023.
