Um grande problema com a operação de instalações de fusão em forma de anel conhecidas como tokamaks é manter o plasma que alimenta as reações de fusão livre de impurezas que poderiam reduzir a eficiência das reações. Agora, cientistas do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE) descobriram que espalhar um tipo de pó no plasma poderia ajudar a aproveitar o gás ultracquente dentro de uma instalação tokamak para produzir calor e criar eletricidade sem produzir efeito de estufa gases ou resíduos radioativos de longo prazo.

Fusão, o poder que impulsiona o sol e as estrelas, combina elementos leves na forma de plasma - o quente, estado carregado de matéria composta de elétrons livres e núcleos atômicos - que gera grandes quantidades de energia. Os cientistas estão tentando replicar a fusão na Terra para um suprimento virtualmente inesgotável de energia para gerar eletricidade.

"O principal objetivo do experimento era ver se conseguiríamos estabelecer uma camada de boro usando um injetor de pó, "disse o físico do PPPL, Robert Lunsford, autor principal do artigo relatando os resultados em Fusão nuclear . "Até aqui, a experiência parece ter sido bem-sucedida. "

¬O boro impede que um elemento conhecido como tungstênio vaze das paredes do tokamak para o plasma, onde pode resfriar as partículas de plasma e tornar as reações de fusão menos eficientes. Uma camada de boro é aplicada às superfícies voltadas para o plasma em um processo conhecido como "boronização". Os cientistas querem manter o plasma o mais quente possível - pelo menos dez vezes mais quente que a superfície do sol - para maximizar as reações de fusão e, portanto, o calor para criar eletricidade.

Usar pó para fornecer boronização também é muito mais seguro do que usar um gás de boro chamado diborano, o método usado hoje. "O gás diborano é explosivo, então todos têm que deixar o prédio que abriga o tokamak durante o processo, "Lunsford disse." Por outro lado, se você pudesse apenas colocar um pouco de pó de boro no plasma, isso seria muito mais fácil de gerenciar. Embora o gás diborano seja explosivo e tóxico, pó de boro é inerte, "ele acrescentou." Esta nova técnica seria menos intrusiva e definitivamente menos perigosa. "

Outra vantagem é que, embora os físicos devam interromper as operações de tokamak durante o processo de gás de boro, pó de boro pode ser adicionado ao plasma enquanto a máquina está funcionando. Este recurso é importante porque, para fornecer uma fonte constante de eletricidade, futuras instalações de fusão terão que funcionar por muito tempo, períodos ininterruptos de tempo. "Esta é uma maneira de chegar a uma máquina de fusão em estado estacionário, "Lunsford disse." Você pode adicionar mais boro sem ter que desligar completamente a máquina. "

Existem outras razões para usar um conta-gotas para revestir as superfícies internas de um tokamak. Por exemplo, os pesquisadores descobriram que injetar boro em pó tem o mesmo benefício que soprar gás nitrogênio no plasma - ambas as técnicas aumentam o calor na borda do plasma, o que aumenta o quão bem o plasma permanece confinado nos campos magnéticos.

A técnica do conta-gotas também oferece aos cientistas uma maneira fácil de criar plasmas de fusão de baixa densidade, importante porque a baixa densidade permite que as instabilidades do plasma sejam suprimidas por pulsos magnéticos, uma maneira relativamente simples de melhorar as reações de fusão. Os cientistas podem usar o pó para criar plasmas de baixa densidade a qualquer momento, ao invés de esperar por uma boronização gasosa. Ser capaz de criar uma ampla gama de condições de plasma facilmente, dessa forma, permitiria aos físicos explorar o comportamento do plasma de maneira mais completa.

No futuro, Lunsford e os outros cientistas do grupo esperam realizar experimentos para determinar onde, exatamente, o material vai depois de ser injetado no plasma. Os físicos atualmente levantam a hipótese de que o pó flui para a parte superior e inferior da câmara tokamak, da mesma forma que o plasma flui, "mas seria útil ter essa hipótese apoiada por modelagem para que saibamos os locais exatos dentro do tokamak que estão recebendo as camadas de boro, "Lunsford disse.