Este artigo explora oito tipos comuns de designs de fusão por confinamento magnético, incluindo tokamaks, stellarators e reatores de plasma de espelhos magnéticos.
Introdução
A fusão nuclear é um processo que ocorre naturalmente no núcleo das estrelas, onde a energia é liberada pela fusão de núcleos atômicos leves para formar núcleos mais pesados. Os cientistas têm buscado replicar esse processo na Terra para aproveitar seu potencial como uma fonte de energia limpa e praticamente inesgotável. Uma das abordagens mais promissoras para alcançar a fusão nuclear controlada é o confinamento magnético.
O que é o confinamento magnético?
O confinamento magnético é um método para manter o plasma (um estado altamente ionizado da matéria) em uma região limitada por campos magnéticos intensos. O objetivo é evitar que o plasma entre em contato com as paredes do reator, mantendo-o confinado e suficientemente quente para que ocorra a fusão nuclear.
Existem diferentes designs de fusão por confinamento magnético, cada um com suas próprias vantagens e desafios. Neste artigo, vamos explorar os oito tipos mais comuns:
- Tokamak
- Stellarator
- Reator de Fusão em Plasma de Espelhos Magnéticos (Magnetic Mirror Plasma Fusion Reactor)
- Reator de Fusão por Confinamento Inercial (Inertial Confinement Fusion Reactor)
- Reator de Fusão Magneto-Inercial (Magneto-Inertial Fusion Reactor)
- Spheromak
- Field-Reversed Configuration (FRC)
- Z-Pinch
Cada design tem suas próprias características distintas e abordagens para alcançar o confinamento magnético necessário para a fusão nuclear controlada. Vamos explorar cada um deles em mais detalhes nas próximas seções.
Tokamak
O tokamak é o design mais amplamente estudado e utilizado para a fusão por confinamento magnético. Consiste em um anel toroidal no qual um plasma é confinado por meio de um campo magnético helicoidal gerado por bobinas externas. O plasma é aquecido a temperaturas extremamente altas por meio de correntes elétricas induzidas e mantido estável pelo campo magnético.
Stellarator
O stellarator é outro design de confinamento magnético que utiliza bobinas magnéticas externas para gerar um campo magnético tridimensional. Isso permite que o plasma seja confinado sem a necessidade de correntes elétricas induzidas. O objetivo é criar um campo magnético que evite que as partículas do plasma escapem, mantendo assim a fusão.
Reator de Fusão em Plasma de Espelhos Magnéticos
O reator de fusão em plasma de espelhos magnéticos usa um campo magnético que diminui gradualmente em direção às paredes do reator, formando regiões de alta densidade de plasma chamadas de “espelhos magnéticos”. O objetivo é refletir as partículas do plasma de volta para o centro do reator, mantendo-as confinadas e permitindo a fusão nuclear.
Reator de Fusão por Confinamento Inercial
O reator de fusão por confinamento inercial baseia-se no princípio de comprimir e aquecer rapidamente uma pequena quantidade de combustível de fusão, como um pellet de deutério-trítio. A compressão é alcançada por meio de explosões controladas de lasers ou feixes de partículas, criando uma onda de choque que comprime o combustível e inicia a fusão. O confinamento magnético é utilizado para manter a estabilidade do plasma durante a compressão.
Reator de Fusão Magneto-Inercial
O reator de fusão magneto-inercial combina elementos do confinamento inercial e do confinamento magnético. Um combustível de fusão é comprimido rapidamente por meio de explosões controladas de lasers ou feixes de partículas, enquanto um campo magnético é aplicado para manter a estabilidade do plasma durante o processo. Essa abordagem busca combinar as vantagens de ambas as técnicas para alcançar um confinamento mais eficiente e controlado.
Continuaremos explorando os outros três designs de fusão por confinamento magnético nas próximas seções.
