Durante um ano inteiro, temos informado os nossos leitores sobre os últimos desenvolvimentos de reatores em que a Rosatom participa. Concluímos a seção “Tecnologias de Reatores” com uma história sobre projetos termonucleares.

ITER

O ITER é o maior projeto termonuclear internacional do qual a Rosatom participa. A corporação estatal fornece equipamentos para o projeto, participa de pesquisas e realiza outros trabalhos.

Assim, no final de outubro, a Rosatom iniciou o envio do trigésimo lote de equipamentos elétricos. Um grande lote de elementos resistores absorvedores de energia para os sistemas de comutação de corrente operacional e saída de energia protetora foi enviado para o canteiro de obras do ITER em 20 carretas do Instituto de Pesquisa Científica de Equipamentos Eletrofísicos (NIIEFA, parte da Rosatom). Esta é uma parte do sistema de alimentação, sem a qual é impossível obter o primeiro plasma. A pontualidade da entrega desses componentes determina o andamento do cronograma do projeto. “O desenvolvimento e fabricação de todo o complexo de equipamentos elétricos para os sistemas de fornecimento de energia para o sistema magnético do reator ITER é o resultado de muitos anos de trabalho meticuloso da equipe de pesquisa e produção do NIIEFA e evidencia a sua autoridade indiscutível na comunidade termonuclear internacional“, comentou Anatoly Krasilnikov, Diretor do Centro ITER.

Além disso, em novembro, na 33ª reunião do Conselho do ITER (órgão diretivo do projeto), a Rosatom participou da discussão do material a ser usado para o revestimento da primeira parede da câmara de vácuo do reator. O Conselho decidiu realizar pesquisas sobre as propriedades de diferentes materiais, a fim de escolher o melhor. Supõe-se que os institutos de Rosatom e a Academia Russa de Ciências participarão dos experimentos. O Conselho avaliou igualmente o progresso da construção, debateu a interação com o regulador nuclear francês e analisou questões técnicas de construção.

T-15MD e TRT

O T-15MD é uma versão modernizada do tokamak T-15, que operou no Instituto Kurchatov de 1988 a 1995. O T-15MD é construído sobre as bases de seu antecessor. Seu lançamento físico ocorreu em maio de 2021, o primeiro plasma foi obtido na primavera de 2023. Foram realizados testes de partida de energia. De acordo com Viktor Ilgisonis, Diretor de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Técnico da Rosatom, a instalação está sendo concluída e levada ao nível necessário para obter resultados internacionais.

O Instituto Troitsk de Pesquisa Termonuclear Inovadora (TRINITY) está preparando a infraestrutura necessária para a construção de um tokamak com tecnologias de reatores (TRT). Supõe-se que o TRT se tornará um protótipo em escala real de um futuro reator de fusão ou fonte de nêutrons. Ele estudará o comportamento do plasma em modos quase estacionários próximos à ignição e trabalhará métodos de aquecimento de plasma adicional, fornecimento de combustível e tecnologias de manta. Novos tipos de diagnósticos também serão desenvolvidos e tecnologias de trítio serão dominadas. Até o final de 2024, o TRINITY planeja concluir a primeira etapa da reconstrução do complexo de fusão, que é necessária para criar a infraestrutura energética da futura instalação.

MEPhI

Cientistas da principal universidade da Rosatom, a Universidade Nacional de Pesquisa Nuclear (NRNU) MEPhI, e o Instituto Russo de Pesquisa em Automação Dukhov (VNIIA, parte da Rosatom) desenvolveram um gerador de nêutrons baseado em um foco de plasma, no qual a fusão termonuclear ocorre em miniatura.

A unidade emissora consiste em uma pequena câmara de descarga de foco de plasma (alguns centímetros de diâmetro), um dispositivo de armazenamento de energia e um interruptor de alta tensão. Para criar plasma, um gás – isótopos de hidrogênio – é bombeado para a câmara de foco de plasma, e uma alta tensão é aplicada aos dois eletrodos. Quando a tensão é aplicada, a chave é acionada para que toda a energia do armazenamento seja transferida para a câmara. Devido à força da corrente de centenas de quiloamperes, o gás é ionizado e uma camada de plasma atual é formada, que é um plasma quente de uma configuração especial. Sob a influência de seu próprio campo magnético, a carcaça acelera entre os eletrodos e se comprime até um ponto chamado pinch. Este é o foco de plasma onde ocorrem as reações de fusão termonuclear, que duram algumas dezenas de nanossegundos. Nesse momento, a unidade emissora gera vários tipos de radiação – nêutrons, além de raios X, jatos de plasma, feixes de elétrons e íons. Quando a tensão é removida dos eletrodos, o gás retorna ao seu estado normal.

Este dispositivo pode ser usado para calibrar detectores de nêutrons e radiação gama para projetos de megaciência. Ele também pode ser usado para testar elementos de sistemas de detecção de resistência à radiação. Tais testes são necessários para o equipamento de bordo de naves espaciais e a base de elementos de rádio eletrônica. Também é possível estudar os efeitos de vários tipos de radiação pulsada em organismos vivos e realizar análises de ativação de nêutrons da substância.

“Antes, todas as calibrações eram feitas em fontes pulsadas – reatores e aceleradores. Carcaças de várias toneladas com muitos sistemas de controle. Nossa unidade pesa apenas 150 kg e pode ser movimentada por dois engenheiros treinados“, disse Elena Ryabeva, Vice-Diretora do Instituto de Sistemas Físicos e Técnicos Inteligentes da Universidade Nacional de Pesquisa Nuclear MEPhI. A unidade já é utilizada pelos alunos em trabalhos de laboratório.

Como disse o Diretor-Geral da Rosatom, Alexey Likhachev, na Semana Russa de Energia, a empresa estatal ainda não tem um entendimento comercial da fusão termonuclear. No entanto, ele prometeu continuar o trabalho e destinar esforços e dinheiro para isso. O presidente russo, Vladimir Putin, também prometeu destinar dinheiro para pesquisas termonucleares na Conferência de Jovens Cientistas.

Características da reação termonuclear

Uma reação termonuclear controlada difere de uma reação nuclear porque, na primeira, os núcleos mais pesados são sintetizados a partir de núcleos mais leves e, na segunda, os núcleos pesados são fissionados.