Um ano após a conclusão dos experimentos científicos finais do Joint European Torus (JET), descobertas cruciais estão surgindo e desempenharão um papel fundamental no avanço de futuras máquinas de fusão.
As descobertas dos experimentos do JET resultaram no envio de 96 artigos de pesquisa para vários periódicos científicos, incluindo 18 liderados por cientistas da UKAEA como primeiros autores somente em 2024.
O JET, localizado no Campus Culham da Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido (UKAEA), em Oxfordshire, era um dos maiores e mais poderosos tokamaks operacionais do mundo .
Até recentemente, era o único tokamak capaz de usar os isótopos de hidrogênio deutério e trítio em sua mistura de combustível para produzir plasmas de fusão.
Essa combinação de combustível é considerada o combustível de qualidade para motores do futuro.
Foco principal dos experimentos do JET
Os experimentos finais de deutério-trítio do JET, também conhecidos como ‘DTE3’, concentraram-se em três áreas principais:
- Ciência do plasma
- Ciência dos materiais
- Neutrônica
Várias conquistas impactantes dos experimentos do DTE3 estão avançando a compreensão da ciência do plasma e técnicas operacionais para futuros tokamaks.
Isso inclui:
Ciência do plasma
- Uma redução significativa no impacto do alto calor nas paredes internas da máquina, aumentando a durabilidade e a eficiência.
- Insights mais profundos sobre a instabilidade periódica que ocorre na borda do plasma em tokamaks, conhecida como Modos Localizados de Borda (ELMs), que são essenciais para manter o confinamento do plasma.
- A primeira demonstração bem-sucedida de controle de alta potência de fusão em tempo real, ajustando a mistura de deutério e trítio no combustível, essencial para manter condições de plasma estáveis.
Ciência dos materiais
- O uso pioneiro de lasers para medir a quantidade de trítio depositado nas paredes internas da máquina entre experimentos de plasma, permitindo gerenciamento e reciclagem de combustível mais precisos.
Neutrônica
- Uma análise aprofundada do impacto dos nêutrons nos vários componentes da máquina, conduzida apenas pela segunda vez em um ambiente de tokamak usando combustíveis de grau de usina de energia. Este teste envolveu materiais como tungstênio e ligas, cobre, cromo, zircônio (CuCrZr) e EUROFER, que foram escolhidos por sua alta resiliência térmica e baixas propriedades de ativação.
- As descobertas aumentaram a confiança na previsão dos níveis de ativação desses materiais durante as operações de fusão.
Essas descobertas dos experimentos do JET podem ser encontradas em vários periódicos acadêmicos, como Nuclear Fusion , Nuclear Materials and Energy , Physics of Plasma , Plasma Physics and Controlled Fusion e Review of Scientific Instruments .
Mais experimentos JET após DTE3
Além desses experimentos, os experimentos DTE3 do JET também forneceram insights valiosos sobre a otimização de materiais para uso em ambientes extremos, melhorando a eficiência do vaso interno e informando os projetos de máquinas de fusão de última geração.
Após os experimentos do DTE3, foram conduzidos experimentos finais de deutério-deutério, durante os quais eles expandiram os limites operacionais do JET.
Uma conquista notável foi o uso bem-sucedido da triangularidade negativa, também conhecida como “configuração de plasma invertida”, em pulsos com duração de até um minuto pela primeira vez. Um pulso é a duração em que um plasma é mantido dentro do recipiente interno da máquina.
O uso da triangularidade negativa mostrou uma melhora no desempenho do plasma, aumentando o confinamento e a estabilidade do plasma.
Nessa configuração, as curvas superior e inferior do plasma se dobram para dentro, dando a ele uma aparência semelhante a um D.
Isso contrasta com a triangularidade positiva mais comum, onde a parte superior e inferior do plasma se curvam para fora.
Uma melhor compreensão dos mecanismos cruciais por trás da física da fusão
Workshops colaborativos foram realizados no Campus Culham da UKAEA para impulsionar a análise de dados do DTE3, para completar a compreensão dos mecanismos físicos por trás dos resultados e para explorar sua aplicabilidade a futuros tokamaks usando combustíveis de deutério e trítio por meio de simulações numéricas.
Mais workshops estão planejados para os próximos anos para dar continuidade a esse trabalho crítico.
Joelle Mailloux, líder do programa científico JET na UKAEA, disse: “No ano passado, a UKAEA realizou validação de dados e calibrações de diagnóstico, garantindo que a qualidade dos dados correspondesse aos resultados excepcionais dos experimentos JET em 2022 e 2023.
“Isso permitiu que mais de 300 cientistas da EUROfusion de 30 unidades de pesquisa de toda a Europa, incluindo a UKAEA, analisassem e modelassem os dados do JET.”
Espera-se que os aprendizados obtidos com a reutilização e desativação do JET durem até por volta de 2040, quando fornecerão insights inigualáveis para auxiliar no projeto e desenvolvimento de futuras máquinas de fusão.
Fonte: Innovation News Network
Disponível em: https://www.innovationnewsnetwork.com/crucial-findings-from-jets-experiments-to-advance-fusion-machines/53975/
