O aquecimento de plasmas de fusão utilizando microondas oferece vantagens distintas e é uma área ativa de pesquisa no campo da fusão nuclear. Embora a tostagem de plasma com aquecimento por radiofrequência (RF) seja uma técnica bem estabelecida, o aquecimento por micro-ondas oferece benefícios exclusivos que podem melhorar o desempenho do plasma e nos aproximar de alcançar uma fusão eficiente.

Aquecimento eficiente e localizado:
As microondas são uma forma de radiação eletromagnética com comprimentos de onda significativamente mais curtos em comparação com as ondas de RF. Isto permite um aquecimento mais localizado do plasma. As microondas de comprimento de onda mais curto podem penetrar regiões de plasma mais densas e depositar diretamente a sua energia em locais específicos, resultando num aquecimento mais eficiente.

Ondas eletrônicas de Bernstein (EBW):
O aquecimento por microondas permite a excitação de ondas de plasma específicas chamadas ondas de elétrons de Bernstein (EBW). EBWs são um tipo de onda eletrostática que transfere energia de forma eficiente para os elétrons, minimizando o aquecimento indesejado de íons. Este aquecimento seletivo de elétrons pode aumentar a temperatura do plasma e atingir níveis mais elevados de reações de fusão.

Acionamento de corrente não indutiva:
Além do aquecimento do plasma, as microondas podem conduzir correntes elétricas dentro do plasma sem a necessidade de campos magnéticos externos. Este impulso de corrente não indutivo é essencial para sustentar a reação de fusão e controlar as instabilidades do plasma. O aquecimento por microondas pode gerar correntes localizadas, proporcionando melhor controle sobre os perfis e estabilidade do plasma.

Controle de densidade e modificação de perfil:
A capacidade de aquecer seletivamente diferentes regiões do plasma usando microondas oferece o potencial para controlar a densidade do plasma e modificar seus perfis. Ao adaptar a deposição de potência de microondas, torna-se possível influenciar a distribuição radial da densidade do plasma, o que pode melhorar o confinamento e o desempenho geral da fusão.

Aquecimento complementar ao aquecimento RF:
A combinação do aquecimento por microondas com as técnicas existentes de aquecimento por RF cria um efeito sinérgico. A sinergia do aquecimento multifrequencial melhora a eficiência geral do aquecimento do plasma e pode mitigar certas instabilidades do plasma. Além disso, as microondas podem complementar o aquecimento por RF, acessando diferentes regiões do plasma e atendendo a requisitos específicos de aquecimento.

Embora tanto o aquecimento por RF quanto o aquecimento por micro-ondas tenham seus méritos únicos, o aquecimento por micro-ondas atraiu a atenção devido às suas capacidades de aquecimento localizado, excitação de ondas de plasma eficientes, potencial para acionamento de corrente não indutiva e capacidade de controlar perfis de plasma. Ao explorar estas vantagens, o aquecimento por microondas contribui para o avanço da investigação sobre fusão e aproxima-nos da realização de uma energia de fusão compacta, eficiente e economicamente viável.