O Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR), conhecido como o sol artificial coreano, alcançou um feito incrível na área de pesquisa da fusão nuclear, estabelecendo um novo recorde ao manter temperaturas de plasma de 100 milhões de graus Celsius por 48 segundos e sustentando o modo de alto confinamento, ou modo H, por 102 segundos. Esse avanço, ocorrido durante a campanha de plasma de dezembro de 2023 a fevereiro de 2024, representa um passo significativo em direção ao objetivo de tornar a fusão nuclear uma fonte de energia viável e sustentável.
A fusão nuclear, o processo que alimenta as estrelas, incluindo o nosso Sol, acontece sob condições extremamente quentes e pressurizadas. Replicar esse processo na Terra requer temperaturas cerca de sete vezes mais altas do que no núcleo do Sol, ou seja, 100 milhões de graus Celsius, para superar as forças repulsivas entre os núcleos atômicos e alcançar a fusão. O KSTAR, utilizando a configuração de reator tokamak, uma estrutura em forma de donut, é projetado especificamente para atingir e manter essas condições extremas.
Desde seu primeiro sucesso em atingir a marca dos 100 milhões de graus Celsius em 2018, o KSTAR vem progressivamente prolongando a duração em que consegue manter o plasma nesse estado ultracaloroso, culminando agora em um recorde de 48 segundos. Além disso, o reator conseguiu operar no modo H por 102 segundos, um modo de confinamento que é essencial para manter um estado de plasma de alta temperatura e alta densidade, crucial para a eficácia da fusão nuclear.
Esse ponto de referência foi obtido depois de uma sequência de avanços importantes no KSTAR, incluindo a implementação de desviadores de tungstênio. Em comparação com os antigos desviadores baseados em carbono, os novos de tungstênio aumentaram apenas 25% na temperatura da superfície sob cargas de calor semelhantes, oferecendo vantagens importantes para operações de alta potência e longa duração. A equipe do Instituto Coreano de Energia de Fusão (KFE) tem trabalhado incansavelmente para melhorar o desempenho dos sistemas de aquecimento do plasma e de acionamento de corrente, bem como para aprimorar as tecnologias básicas para operações de plasma de pulso longo e alto desempenho.
O objetivo final do KSTAR é alcançar 300 segundos de operação de plasma com temperaturas de íons superiores a 100 milhões de graus, visando demonstrar a viabilidade da fusão nuclear como uma fonte de energia sustentável. Esse esforço faz parte de um empreendimento global que inclui projetos como o ITER e o DEMO, que visam a construção de reatores de fusão nuclear em escala real, capazes de gerar significativamente mais energia do que a consumida.
Além dos avanços técnicos, a colaboração internacional desempenha um papel crucial no progresso da fusão nuclear. Pesquisadores do KSTAR e do Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), nos Estados Unidos, desenvolveram recentemente um modelo de otimização de campo de erro (EF) para estabilizar instabilidades no plasma, um avanço publicado na Nature Communications. Este modelo é um testemunho da importância da cooperação internacional na resolução de desafios complexos associados à fusão nuclear.
O sucesso do KSTAR não só reconfigura as fronteiras do que é possível em termos de confinamento de plasma e temperaturas de fusão mas também inspira uma visão otimista para o futuro da energia nuclear de fusão. Como declarado pelo presidente da KFE, Dr. Suk Jae Yoo, esse progresso é um “sinal verde” para a aquisição das tecnologias essenciais necessárias para os futuros reatores DEMO e a eventual comercialização da energia de fusão.
