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Mais precisão para a fusão nuclear: ALPACA aumenta a eficiência

O senhor se assemelha a uma lhama, assim como o ALPACA se assemelha ao LLAMA (aparelho de medição Lyman-alfa). (Imagem: pixabay/wagrati_photo)
O senhor se assemelha a uma lhama, assim como o ALPACA se assemelha ao LLAMA (aparelho de medição Lyman-alfa). (Imagem: pixabay/wagrati_photo)
A fusão nuclear deve se tornar mais controlável com um instrumento de medição elaborado. No entanto, o custo e o parâmetro de medição bastante simples envolvidos também mostram que ainda há um longo caminho a percorrer para alcançar a viabilidade econômica.

O componente mais importante é o plasma. Os isótopos de hidrogênio devem estar nesse quarto estado de agregação, no qual os núcleos e os elétrons estão completamente separados uns dos outros.

Somente então, e a temperaturas de cerca de 100 milhões de graus, a fusão nuclear pode ser provocada. O hélio é criado, mais leve do que seus materiais iniciais. A massa perdida pode ser usada na forma de energia - muita energia.

No entanto, é necessário muito mais energia para atingir esse estado em primeiro lugar. É ainda mais difícil mantê-lo ereto e estável. Além disso, as condições devem ser as mais ideais possíveis para a fusão desejada.

É exatamente por isso que o Laboratório de Física de Plasma de Princeton está apresentando um novo instrumento de diagnóstico, chamado ALPACA, que pode ser usado para coletar dados sobre o hidrogênio aquecido.

Isso deve finalmente possibilitar a medição real da distribuição dos átomos neutros de hidrogênio e dos núcleos carregados e elétrons livres (ou seja, o plasma).

Esquema do ALPACA (Imagem: PPPL)
Esquema do ALPACA (Imagem: PPPL)

Até agora, essa distribuição, temperatura e reatividade só podiam ser estimadas e determinadas por meio de cálculos. O ALPACA e o segundo instrumento LLAMA, por outro lado, podem, pela primeira vez, "ver" exatamente quão alta é a concentração de plasma em determinadas áreas do reator usando a linha alfa de Lyman.

Essa linha espectral, que os astrônomos normalmente usam para procurar as origens do universo, pode ser observada exatamente quando o elétron começa a se desprender do núcleo. A linha alfa tem um comprimento de onda de 121 nanômetros, que está bem na faixa do ultravioleta.

O dispositivo está sendo testado atualmente e será usado no tokamak do laboratório. Se for possível criar o plasma de forma mais controlada e, é claro, estabilizá-lo, as chances de aumentar significativamente a eficiência e a duração das reações de fusão são boas.

A fusão nuclear ainda pode ocorrer apenas por alguns instantes, pois o plasma não pode sair de sua contenção em nenhuma circunstância. Caso contrário, ele queimará tudo em seu caminho. Portanto, ser capaz de controlá-la porque o senhor sabe onde há uma grande quantidade de hidrogênio seria extremamente importante.

Por fim, a tecnologia também será usada no ITER, no sul da França. Apenas a data para o comissionamento ainda está escrita nas estrelas. Mas outro dos muitos passos para isso parece ter sido dado.

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Mario Petzold, 2024-05- 3 (Update: 2024-08-15)