Confinamento magnético: o exemplo do ITER

As principais peças do reator tokamak ITER são:

ITER foto cedida Tokamak ITER

• compartimento de vácuo - retém o plasma e mantém a câmara de reação em um vácuo;
• injetor de feixe neutro (sistema cíclotron de íons) - a fim de ajudar a aquecer o plasma a temperaturas críticas, o injetor injeta no plasma feixes de partículas a partir do acelerador;
• bobinas de campo magnético (poloidal, toroidal) - ímãs supercondutores que confinam, dão a forma e preservam o plasma usando campos magnéticos;
• transformadores/solenóide central - fornecem eletricidade às bobinas de campo magnético;
• equipamento de resfriamento (criostato, bomba criogênica) - refrigera os ímãs;
• módulos de camada - feitos de lítio; absorvem o calor e os nêutrons de alta energia a partir da reação de fusão;
• defletores - descarregam os produtos do hélio da reação de fusão.

Vejamos como o processo funcionará:

Processo de fusão de confinamento magnético

 

1. o reator de fusão aquecerá um fluxo de combustível de deutério e de trítio para formar o plasma de alta temperatura. Ocorrerá uma compressão do plasma para que a fusão possa ocorrer:
   • a potência necessária para iniciar a reação de fusão será em torno de 70 megawatts, mas o rendimento de potência da reação será de aproximadamente 500 megawatts;
   • A reação de fusão irá durar de 300 a 500 segundos. Com o tempo, haverá uma reação de fusão sustentável;
     
     
2. as camadas de lítio fora da câmara de reação plasmática vão absorver nêutrons de alta energia a partir da reação de fusão para produzir mais combustível de trítio. As camadas também serão aquecidas pelos nêutrons;
3. o calor será transferido por uma corrente de água para resfriamento até um trocador de calor, a fim de formar o vapor;
4. o vapor irá estimular as turbinas elétricas a produzirem eletricidade;
5. o vapor será condensado novamente em água, a fim de absorver mais calor do reator no trocador de calor.

Inicialmente, o tokamak ITER irá testar a viabilidade de um reator de fusão sustentável. Mais tarde será testada uma usina de energia de fusão.