Aproveitar o poder que faz o sol e as estrelas brilharem pode ser facilitado por ímãs poderosos com formas mais retas do que foram feitas antes. Pesquisadores ligados ao Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) descobriram uma maneira de criar esses ímãs para instalações de fusão conhecidas como stellarators.
Essas instalações têm bobinas magnéticas trançadas complexas, em comparação com as bobinas retas para cima e para baixo em instalações de tokamak mais amplamente utilizadas, e podem produzir reações de fusão sem o risco de interrupções que os tokamaks enfrentam. Essa vantagem torna os stellarators candidatos a servir como modelo para uma planta piloto de fusão de próxima geração.

Agora, adicionando seções às bobinas do stellarator que são relativamente retas, os pesquisadores podem reduzir o custo de fabricação e facilitar a instalação de aberturas que permitiriam aos técnicos reparar o interior do dispositivo. Ambas as inovações podem ajudar no desenvolvimento de uma usina stellarator, replicando a fusão na Terra para um suprimento virtualmente inesgotável de energia para gerar eletricidade sem produzir gases de efeito estufa ou resíduos radioativos de longa duração.

"No futuro, as pessoas terão que substituir componentes dentro dos stellarators à medida que eles se desgastam, o que requer grandes aberturas entre as bobinas dos ímãs", disse o físico Caoxiang Zhu, autor do artigo que relata os resultados em Nuclear Fusion que completou a pesquisa quando estava na equipe do PPPL. Ele agora faz parte da equipe da Universidade de Ciência e Tecnologia da China. "Mas é difícil ter grandes aberturas em stellarators porque as bobinas eletromagnéticas zig e zag e são realmente complexas." Mas, usando uma técnica matemática conhecida como "representação spline", Zhu e os outros colaboradores foram capazes de projetar ímãs com seções mais retas do que antes, enquanto ainda criavam campos magnéticos que podem confinar o plasma. Essas seções retas podem fornecer bons locais para janelas.

Inventados pelo astrofísico Lyman Spitzer, primeiro diretor do PPPL, os stellarators são conceitos de instalações de fusão que usam ímãs de alta potência para criar campos magnéticos entrelaçados que confinam plasma, gás quente consistindo de elétrons e núcleos atômicos nus. Stellarators têm vantagens sobre os tokamaks, dispositivos em forma de rosquinha que são atualmente o conceito de instalação de fusão mais popular em todo o mundo, mas seus ímãs fantasticamente complicados tornaram o projeto e a construção desafiadores.

Zhu e os pesquisadores adicionaram a capacidade de spline ao código de computador FOCUS de Zhu. Para testar o conceito, a equipe projetou ímãs que poderiam caber no Helically Symmetric eXperiment (HSX), um stellarator da Universidade de Wisconsin-Madison.

O código atualizado mostrou que os pesquisadores poderiam criar ímãs mais retos do que antes, preservando sua força e precisão. "Em princípio, você sempre pode fazer bobinas mais retas, mas a desvantagem é que seus campos magnéticos podem não confinar o plasma tão bem quanto os produzidos por bobinas mais torcidas", disse Nicola Lonigro, estudante do Estágio de Laboratório de Graduação em Ciências do DOE ( SULI) na época da pesquisa, principal autor do artigo e agora Ph.D. candidato na Universidade de York, na Grã-Bretanha. “Mas nossa pesquisa mostrou que você pode fazer uma bobina mais simples com seções mais retas que produz a mesma forma e força de campo magnético que as convencionais”.

A criação de ímãs mais simples poderia ajudar no desenvolvimento de uma usina de fusão stellarator. "A longo prazo, este trabalho é uma contribuição para o esforço maior de tentar tornar os stellarators comercialmente viáveis", disse Lonigro. + Explorar mais

A inovação aproxima um dispositivo de energia de fusão da realização