Técnica dos anos 1980 gera corrente elétrica em reator de fusão nuclear pela primeira vez

Uma técnica abandonada nos anos 1980 acaba de funcionar pela primeira vez em um reator experimental de fusão nuclear. Em um tokamak da General Atomics, em San Diego, na Califórnia, uma antena emitiu ondas de rádio de alta frequência que, sozinhas, produziram uma parcela da corrente elétrica que circula pelo plasma. O achado, publicado na revista Physical Review Letters por físicos da General Atomics, com participação do MIT e da Universidade da Califórnia em Irvine, abre uma possibilidade para resolver um dos principais entraves dessas máquinas: a dependência de pulsos.

Hoje, quase todos os tokamaks dependem de uma grande bobina central que funciona como uma bateria de carga limitada. Quando ela se esgota, o plasma precisa ser desligado para que a bobina seja recarregada. No reator de San Diego, esses pulsos duram cerca de dez segundos. Segundo Jeff Lestz, um dos autores do estudo, uma usina de fusão só será economicamente viável se operar sem interrupções, já que ligar e desligar o equipamento repetidamente submete seus componentes a um desgaste que tende a danificá-los. A maior parte dos estudos de projeto de usinas, afirma ele, aponta para esse funcionamento contínuo, conhecido como estado estacionário.

Como funciona a técnica

A antena instalada dentro da câmara do reator, na face externa da estrutura em formato de rosquinha, tem 1,5 metro e 30 módulos dispostos em fileira. Para gerar corrente, não basta emitir ondas: elas precisam se deslocar quase todas no mesmo sentido. Por isso, cada módulo é acionado um instante após o anterior, em uma sequência semelhante à queda de peças de dominó. O resultado é uma onda que percorre o anel em uma única direção, e os elétrons que se movimentam na mesma velocidade são arrastados por ela. Elétrons alinhados e em fila no mesmo sentido constituem, justamente, uma corrente elétrica.

Nos testes, as ondas helicon geraram cerca de 20.000 ampères no núcleo do plasma, com margem de erro de 10.000 para mais ou para menos. As simulações previam 21.000 ampères, valor próximo do observado. Os cientistas também constataram que o campo magnético do núcleo se reorganizava bem antes do que nos experimentos realizados sem as ondas.

Ceticismo histórico e limitações

A ideia já havia sido testada na década de 1980, sem sucesso total. Os poucos resultados aparentemente positivos, obtidos em tokamaks do Japão e dos Estados Unidos, acabaram atribuídos a outro tipo de onda. Bob Pinsker, outro autor do estudo, lembra que muitos pesquisadores da época esperavam, de certo modo, um milagre, e que o principal obstáculo era a ausência de um reator disponível para verificar o modelo. A técnica ficou guardada por décadas até ser retomada por Víktor Vdovin, físico do Instituto Kurchátov de Moscou, que a apresentou a diversos projetos internacionais de fusão antes de chegar à General Atomics. Os novos experimentos começaram no verão de 2024.

Apesar do resultado, a escala ainda é modesta. Os 20.000 ampères correspondem a apenas 2% da corrente total do plasma do reator de San Diego. Além disso, a medição foi feita apenas no centro do plasma, em condições de baixo confinamento, nas quais o calor escapa com mais facilidade. O próprio Lestz reconhece que o equipamento de teste não reproduz as condições de uma usina em grande escala, como o ITER, que na França está sendo construído para operar em pulsos de cerca de 1.000 segundos. Pinsker afirma que a ampliação exigirá aumentar bastante a potência das ondas, o que não é simples, e ainda não se sabe se a técnica se imporá sobre as demais alternativas em desenvolvimento.

Ainda assim, o experimento confirmou que o fenômeno existe. O tokamak sul-coreano KSTAR já instalou sua própria antena de ondas helicon, e os resultados obtidos ali determinarão se a técnica poderá, de fato, permitir que os reatores de fusão trabalhem sem paradas.