Uma equipe de pesquisadores da Universidade do Texas em Austin, do Laboratório Nacional de Los Alamos e da Type One Energy Group descobriu um método mais rápido e preciso para corrigir defeitos de campo magnético em reações de fusão, solucionando o difícil problema de identificar os pontos de vazamento de partículas em “stellarators”. Segundo os pesquisadores, esse avanço representa uma mudança de paradigma no projeto de reatores de fusão e pode acelerar em até dez vezes o desenvolvimento de stellarators. O estudo foi publicado recentemente na revista Physical Review Letters.
O conceito de stellarator foi proposto na década de 1950. Trata-se de um tipo de reator de fusão com design toroidal que utiliza enrolamentos externos extremamente precisos para controlar o campo magnético interno, mantendo assim o plasma e as partículas de alta energia confinados — um sistema frequentemente descrito como uma “garrafa magnética”.
Um dos maiores desafios no desenvolvimento da energia de fusão é manter as partículas de alta energia confinadas dentro do reator. Quando partículas alfa escapam do reator, o plasma deixa de atingir a temperatura e a densidade necessárias para sustentar a reação de fusão.
Entretanto, esses campos magnéticos apresentam “fendas” invisíveis a olho nu, pelas quais as partículas alfa podem escapar. Identificar a localização dessas fendas usando métodos tradicionais baseados nas leis de Newton exige cálculos extremamente pesados e lentos. Além disso, para projetar um stellarator, engenheiros precisam simular e testar centenas de variações de bobinas magnéticas — um processo altamente trabalhoso.
Para economizar tempo e recursos, cientistas e engenheiros costumam usar uma abordagem mais simples para estimar a posição aproximada dessas fendas: a teoria de perturbações. Contudo, sua precisão é limitada, tornando o desenvolvimento dos stellarators mais lento. O novo método proposto pela equipe se baseia na teoria de simetria, oferecendo uma nova perspectiva para compreender o sistema.
Com essa abordagem, os pesquisadores podem mapear com maior precisão os potenciais pontos de vazamento de partículas, fornecendo uma ferramenta poderosa para melhorar a segurança e a eficiência dos reatores. Eles afirmam que, embora ainda existam outros desafios significativos no design da fusão magnética, esse avanço resolve um dos problemas mais importantes pendentes desde que o stellarator foi proposto, há mais de 70 anos.
Vale destacar que esse método também pode ajudar a solucionar um problema semelhante, embora distinto, em outra popular configuração de reator de fusão por confinamento magnético: o tokamak. Nos tokamaks, elétrons descontrolados podem perfurar as paredes internas do reator. A nova abordagem pode ajudar a identificar as fendas magnéticas pelas quais esses elétrons de alta energia podem escapar.
