O “sol artificial” da Coreia, conhecido como KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research), recebeu uma atualização significativa, aumentando sua capacidade de suportar temperaturas extremas, um passo crucial na pesquisa e desenvolvimento contínuos da tecnologia de fusão nuclear. Essa atualização é particularmente notável, pois contribui para a iniciativa global mais ampla em pesquisa de fusão, notavelmente o projeto do Reator Experimental Termonuclear Internacional (ITER), que envolve a colaboração entre 35 países, incluindo os Estados Unidos.
A fusão nuclear, processo que alimenta estrelas como o nosso sol, envolve a fusão de dois núcleos atômicos para formar um núcleo mais pesado, liberando enormes quantidades de energia no processo. Isso contrasta com a fissão nuclear, princípio por trás dos reatores nucleares atuais, que envolve a divisão de um átomo em dois núcleos menores. Diferentemente da fissão, a fusão não produz resíduos radioativos de longa duração e gera três a quatro vezes mais energia. Também não emite dióxido de carbono, oferecendo uma alternativa mais limpa à queima de combustíveis fósseis. As reações de fusão são inerentemente seguras; se as condições precisas para a fusão não forem mantidas, a reação cessa quase instantaneamente, eliminando o risco de um derretimento nuclear.
A pesquisa em fusão nuclear geralmente se concentra em dois métodos principais: usando lasers ou confinamento magnético. Ambos os métodos envolvem aquecer átomos a temperaturas extremamente altas e confiná-los em um espaço pequeno para induzir a fusão. O KSTAR, como muitos dispositivos de pesquisa em fusão, usa confinamento magnético dentro de um tokamak, um dispositivo em forma de rosquinha. Este método envolve poderosos ímãs para conter um fluxo de plasma superaquecido, que é um estado da matéria criado quando os átomos são aquecidos a temperaturas tão altas que se dissociam em uma mistura de elétrons carregados negativamente e íons carregados positivamente.
Em ambientes naturais como o sol, o processo de fusão é impulsionado por imensa pressão gravitacional, forçando os íons a se aproximarem o suficiente para superar suas forças repulsivas naturais. Replicar essas condições na Terra é desafiador, exigindo temperaturas ainda mais altas, cerca de seis vezes mais quentes que o núcleo do sol. Gerar essas temperaturas requer energia considerável, o que tem sido uma barreira significativa para alcançar um ganho líquido de energia das reações de fusão.
Os materiais usados em reatores de fusão devem suportar essas temperaturas extremas. O divertor, um componente do reator que entra em contato direto com o plasma, serve como um sistema de exaustão para a câmara de reação e deve ser especialmente resistente às altas temperaturas do plasma de fusão. Originalmente, o KSTAR usava um divertor de carbono, escolhido por seu alto ponto de fusão. No entanto, o pequeno tamanho atômico do carbono representava um problema; partículas de plasma que atingiam o divertor adeririam temporariamente à sua superfície, perdendo energia e limitando a duração da reação de fusão.
Para resolver isso, os cientistas recorreram ao tungstênio como uma alternativa para o material do divertor. O tungstênio tem um ponto de fusão comparável ao do carbono, mas possui uma massa atômica muito maior. Esse tamanho maior torna o tungstênio mais propenso a refletir partículas de plasma, permitindo que mais energia seja retida no plasma e, assim, sustentando a reação de fusão por períodos mais longos.
A recente atualização do KSTAR para um divertor de tungstênio é um desenvolvimento significativo. Anteriormente, o KSTAR alcançou operação a temperaturas de 100 milhões de graus Celsius por até 30 segundos, uma duração notável na pesquisa de fusão. Com a atualização para tungstênio, o objetivo é estender essa duração para 300 segundos até o final de 2026.
Esse avanço na pesquisa de fusão da Coreia faz parte de uma tendência global em direção a reações de fusão mais longas e estáveis. Em 2023, o Tokamak Supercondutor Experimental Avançado da China (EAST) sustentou uma reação de plasma por 403 segundos no modo de alto confinamento. Este modo é propício a temperaturas e densidades de partículas mais altas, essenciais para a geração eficiente de energia.
A equipe sul-coreana antecipa que o KSTAR atualizado contribuirá com dados valiosos para o ITER, atualmente em construção na França. O ITER, a maior máquina tokamak do mundo, visa demonstrar a viabilidade da fusão como uma fonte de energia em larga escala e livre de carbono. A primeira geração de plasma no ITER está programada para o final de 2025, com operações em escala total planejadas para começar em 2035.
