China mantém plasma de fusão estável por um minuto e reduz sobrecarga térmica em tokamak

Um grupo liderado pelo professor Xu Guosheng, do Instituto de Física de Plasma da Academia Chinesa de Ciências, sustentou um plasma estável por sessenta segundos no reator EAST, marcando um salto de qualidade na corrida mundial pela energia de fusão.

O experimento foi realizado em ambiente com paredes metálicas e conciliou três condições quase impossíveis de manter juntas. Essas condições incluíram o desprendimento parcial do divertor, o modo de alta contenção livre de instabilidades de borda e o desempenho elevado na região de pedestal.

O feito foi detalhado em artigo da revista Physical Review Letters e noticiado pelo portal phys.org. O estudo apresenta soluções práticas para dois gargalos tradicionais dos tokamaks: o superaquecimento das placas de divertor e as explosões de energia conhecidas como ELMs.

A chave esteve em ajustar em tempo real o fluxo de gases de impureza leves. Essa estratégia permitiu resfriar parcialmente o divertor sem esfriar demais a borda do plasma.

O controle fino do gradiente de temperatura criou um canal de turbulência microscópica que transportou calor e partículas para fora de forma constante. Isso impediu o acúmulo de pressão que costuma detonar as temidas instabilidades.

Com isso, a temperatura eletrônica do pedestal subiu e a energia permaneceu confinada durante todo o minuto. Esse período é considerado longo quando se lida com plasma de centenas de milhões de graus.

A combinação de menor fluxo térmico e ausência de pulsos destrutivos representa avanço estratégico para reatores de longa duração. Esse requisito é central para usinas que pretendem gerar eletricidade comercial nas próximas décadas.

O resultado reforça a posição da China como polo de inovação em tecnologias de fusão, área onde Pequim investe pesado em infraestrutura científica. A demonstração ataca desafios práticos que também afetam projetos no Japão, na Coreia do Sul e no consórcio ITER instalado na França, todos interessados em regimes operacionais mais brandos para materiais.

No experimento, a geometria fechada do divertor prendeu partículas neutras e facilitou o bombeamento para fora da câmara. Isso limitou o retorno de átomos frios que poderiam degradar o bordo do plasma.

Essa arquitetura, combinada à turbulência induzida, manteve o calor distribuído uniformemente. O fluxo na placa foi reduzido a níveis compatíveis com ligas metálicas já disponíveis na indústria.

Os autores apontam que o chamado regime de divertor destacado e pedestal dominado por turbulência — ou simplesmente DTP — poderá ser reproduzido em máquinas maiores. Bastaria ampliar a janela de controle dos injetores de gás.

Se a extrapolação se confirmar, reatores de pulso longo poderão operar com menos trocas de componentes e menor risco de falhas abruptas. Esses fatores pesam diretamente no custo do quilowatt-hora de fusão.

O experimento também sugere que as instabilidades de borda não precisam ser combatidas com campos magnéticos adicionais ou dispositivos externos complexos. Isso economiza espaço e simplifica o desenho dos tokamaks de próxima geração.

Embora ainda falte converter o calor do plasma em energia elétrica, a manutenção estável durante um minuto aproxima a engenharia de fusão do patamar industrial. O avanço reforça a disputa multipolar por soluções limpas e autossuficientes para o planeta.

Leia também: Cientistas da China simulam colapso quântico capaz de desintegrar universo