O Joint European Torus (JET), uma das maiores e mais poderosas máquinas de fusão do mundo, demonstrou a capacidade de gerar energia de fusão de forma fiável, ao mesmo tempo que estabelece um recorde mundial na produção de energia.

Estas realizações notáveis ​​representam um marco significativo no campo da ciência e engenharia da fusão.

Nas experiências finais de deutério-trítio (DTE3) do JET, a alta potência de fusão foi produzida consistentemente durante cinco segundos, resultando num recorde inovador de 69 megajoules utilizando apenas 0,2 miligramas de combustível.

JET é um tokamak, um design que utiliza campos magnéticos poderosos para confinar um plasma na forma de um donut. A maioria das abordagens para criar fusão comercial favorece o uso de duas variantes de hidrogênio – deutério e trítio. Quando o deutério e o trítio se fundem, eles produzem hélio e grandes quantidades de energia, uma reação que formará a base de futuras usinas de fusão.

Fernanda Rimini, gerente sênior de exploração da JET, disse:"Podemos criar plasmas de fusão de forma confiável usando a mesma mistura de combustível a ser usada por usinas comerciais de energia de fusão, demonstrando a experiência avançada desenvolvida ao longo do tempo."

O professor Ambrogio Fasoli, gerente de programa (CEO) da EUROfusion, disse:"Nossa demonstração bem-sucedida de cenários operacionais para futuras máquinas de fusão como ITER e DEMO, validadas pelo novo recorde energético, inspira maior confiança no desenvolvimento da energia de fusão. Além de estabelecer um novo recorde, alcançamos coisas que nunca fizemos antes e aprofundamos nossa compreensão da física da fusão."

Emmanuel Joffrin, Líder da Força-Tarefa de Exploração de Tokamak EUROfusion do CEA, disse:"Não apenas demonstramos como suavizar o calor intenso que flui do plasma para o escapamento, mas também mostramos no JET como podemos transformar a borda do plasma em um estado estável, evitando assim que explosões de energia atinjam a parede. Ambas as técnicas têm como objetivo proteger a integridade das paredes de máquinas futuras. Esta é a primeira vez que conseguimos testar esses cenários em um ambiente de deutério-trítio.

Mais de 300 cientistas e engenheiros do EUROfusion – um consórcio de investigadores de toda a Europa, contribuíram para estas experiências marcantes nas instalações da Autoridade de Energia Atómica do Reino Unido (UKAEA) em Oxford, demonstrando a dedicação e eficácia incomparáveis ​​da equipa internacional do JET.

Os resultados solidificam o papel fundamental do JET no avanço da energia de fusão segura, de baixo carbono e sustentável.

O Ministro de Redes e Nucleares do Reino Unido, Andrew Bowie, disse:"O experimento final de fusão do JET é um canto de cisne adequado depois de todo o trabalho inovador realizado no projeto desde 1983. Estamos mais perto da energia de fusão do que nunca, graças à equipe internacional de cientistas e engenheiros em Oxfordshire."

"O trabalho não para aqui. Nosso programa Fusion Futures comprometeu 650 milhões de libras para investir em pesquisa e instalações, consolidando a posição do Reino Unido como um centro global de fusão."

O JET concluiu as suas operações científicas no final de dezembro de 2023.

O professor Sir Ian Chapman, CEO da UKAEA, disse:"O JET operou o mais próximo possível das condições do motor com as instalações atuais, e seu legado será difundido em todos os futuros motores. Ele tem um papel crítico em nos aproximar de um ambiente seguro e Futuro sustentável."

Os resultados da investigação do JET têm implicações críticas não só para o ITER – um megaprojecto de investigação de fusão que está a ser construído no sul de França – mas também para o protótipo do motor de fusão STEP do Reino Unido, o motor de demonstração da Europa, DEMO, e outros projectos globais de fusão, perseguindo um futuro de energia segura, de baixo carbono e sustentável.

Pietro Barabaschi, Diretor Geral do ITER, disse:"Ao longo de seu ciclo de vida, o JET tem sido extremamente útil como precursor do ITER:no teste de novos materiais, no desenvolvimento de novos componentes inovadores e em nada mais do que na geração de dados científicos da fusão deutério-trítio."

"Os resultados aqui obtidos terão um impacto direto e positivo no ITER, validando o caminho a seguir e permitindo-nos progredir mais rapidamente em direção aos nossos objetivos de desempenho. A título pessoal, foi para mim um grande privilégio ter estado na JET durante alguns anos. Lá tive a oportunidade de aprender com muitas pessoas excepcionais."

O JET tem sido fundamental no avanço da energia de fusão há mais de quatro décadas, simbolizando a colaboração científica internacional, a excelência em engenharia e o compromisso de aproveitar o poder da energia de fusão – as mesmas reações que alimentam o sol e as estrelas.

O JET demonstrou fusão sustentada durante cinco segundos em alta potência e estabeleceu um recorde mundial em 2021. Os primeiros experimentos de deutério-trítio do JET ocorreram em 1997.

À medida que transita para a próxima fase do seu ciclo de vida de reaproveitamento e desmantelamento, uma celebração no final de fevereiro de 2024 homenageará a sua visão fundadora e o espírito colaborativo que impulsionou o seu sucesso.

As conquistas do JET, desde os principais marcos científicos até o estabelecimento de recordes energéticos, ressaltam o legado duradouro da instalação na evolução da tecnologia de fusão.

As suas contribuições para a ciência e engenharia da fusão têm desempenhado um papel crucial na aceleração do desenvolvimento da energia de fusão, que promete ser uma parte segura, de baixo carbono e sustentável do futuro fornecimento de energia mundial.

Potencial da energia de fusão

A fusão, o processo que alimenta estrelas como o nosso Sol, promete uma fonte limpa de calor e eletricidade a longo prazo, utilizando pequenas quantidades de combustível que podem ser obtidas em todo o mundo a partir de materiais baratos.

Quando uma mistura de duas formas de hidrogénio (deutério e trítio) é aquecida para formar um plasma controlado a temperaturas extremas – 10 vezes mais quente que o núcleo do Sol – elas fundem-se para criar hélio e libertar energia que pode ser aproveitada para produzir eletricidade. .

O deutério e o trítio são duas variantes mais pesadas do hidrogênio comum e, juntos, oferecem a maior reatividade de todos os combustíveis de fusão. A uma temperatura de 150 milhões de graus Celsius, o deutério e o trítio se fundem para formar hélio e liberar uma enorme quantidade de energia térmica sem qualquer contribuição para o efeito estufa. A fusão é inerentemente segura porque não pode iniciar um processo descontrolado e não produz resíduos de longa duração.

Há mais de uma maneira de alcançar a fusão. Nossa abordagem é reter o plasma quente usando ímãs fortes em uma máquina em forma de anel chamada “tokamak” e então aproveitar esse calor para produzir eletricidade de maneira semelhante às usinas de energia existentes.

Sobre o combustível de energia de fusão

A maioria das abordagens para a criação de fusão comercial favorece o uso de duas variantes de hidrogênio – deutério e trítio. Quando o deutério e o trítio se fundem, eles produzem hélio e grandes quantidades de energia – uma reação que formará a base de futuras usinas de fusão.

O deutério é abundante e pode ser extraído da água. O trítio é uma variante radioativa do hidrogênio com meia-vida de cerca de 12 anos. O trítio pode ser cultivado a partir do lítio.

Sobre os experimentos finais de deutério-trítio (DTE3)

JET é a única máquina de fusão tokamak em operação capaz de lidar com combustível de trítio. A terceira rodada de experimentos usando combustível de deutério e trítio foi conduzida durante sete semanas, de 31 de agosto a 14 de outubro de 2023. Eles se concentraram em três áreas – ciência do plasma, ciência dos materiais e neutrônica.

O registro de energia de fusão do JET é resultado da capacidade avançada na operação de plasmas de deutério-trítio. Estas experiências foram concebidas principalmente como a primeira oportunidade para demonstrar a viabilidade de minimizar as cargas de calor na parede num ambiente de deutério-trítio, crucial para os cenários do ITER.

Mais informações: Para saber mais sobre os resultados científicos dos experimentos JET DTE3, visite:Joint European Torus testa com sucesso novas soluções para futuras usinas de energia de fusão.
Fornecido por EUROfusion