“Ondas fantasmagóricas” são descobertas em reator nuclear

Por , em 28.05.2018

De acordo com uma nova pesquisa americana, “ondas fantasmagóricas” misteriosas, normalmente criadas por raios, são formadas dentro de reatores de fusão nuclear e poderiam protegê-los de danos.

Essas ondas são encontradas naturalmente na ionosfera, uma camada da atmosfera terrestre que fica aproximadamente 80 a 1.000 quilômetros acima da superfície do planeta.

Elas se formam quando relâmpagos geram pulsos de ondas eletromagnéticas que viajam entre os hemisférios norte e sul, e mudam de frequência à medida que cruzam o globo. Quando esses sinais de luz são convertidos em sinais de áudio, parecem assobios.

Agora, essas “ondas assobiadoras” foram descobertas no plasma quente dentro de um tokamak, um tipo de reator de fusão nuclear em forma de rosquinha. Como elas podem se espalhar e impedir os elétrons de atingirem velocidades muito altas, poderiam fornecer uma nova maneira de evitar que elétrons fugitivos danifiquem o interior do reator.

Reatores nucleares e seus desafios

Nas reações de fusão nuclear, que alimentam o sol e as estrelas, núcleos de átomos se fundem enquanto liberam energia.

Durante décadas, os pesquisadores têm procurado aproveitar essa forma de energia na Terra, usando campos magnéticos poderosos dentro de reatores como tokamaks e stellarators para tentar gerar eletricidade. Tal processo, porém, vem com uma série de desafios.

Nos tokamaks, por exemplo, campos elétricos impulsionam elétrons a se moverem cada vez mais rápido e, à medida que eles voam pelo plasma, não conseguem desacelerar.

Normalmente, objetos movendo-se através de um gás ou líquido sentem uma força de arrasto que aumenta com a velocidade – por exemplo, quanto mais rápido você dirige seu carro, mais resistência ao vento sentirá. Já no plasma, a força de arrasto diminui com a velocidade, permitindo que os elétrons acelerem até uma velocidade próxima à da luz, danificando o tokamak.

Os pesquisadores já têm algumas técnicas para tentar controlar esses elétrons velozes e fugitivos, como algoritmos de inteligência artificial que monitoram e ajustam a densidade do plasma para evitar que eles acelerem muito. Se ainda houver fugas, os cientistas podem injetar neon congelado no plasma, o que aumenta sua densidade e reduz a velocidade dos elétrons.

A detecção das “ondas fantasmagóricas”

As “ondas fantasmagóricas” poderiam ser mais uma maneira de controlar elétrons fugitivos.

“Idealmente, queremos evitar interrupções e fugas. Mas, se ocorrerem, gostaríamos de ter várias ferramentas disponíveis para lidar com elas”, disse Don Spong, um dos autores do novo estudo e físico do Laboratório Nacional Oak Ridge, nos EUA.

Quando os pesquisadores detectaram tais ondas sendo produzidas por elétrons fugitivos pela primeira vez, na DIII-D National Fusion Facility em San Diego, notaram que certas condições eram necessárias para isso. Por exemplo, quando alguns elétrons fugitivos se moviam a uma determinada velocidade, estimulavam um certo modo de vibração no plasma que acionava a geração dessas ondas.

“O que gostaríamos de fazer é a engenharia reversa desse processo, colocando essas ondas do lado de fora [do plasma] para dispersar os elétrons fugitivos”, explicou o pesquisador.

Próximos passos

O objetivo final da pesquisa é criar uma antena externa que gere ondas capazes de espalhar os elétrons e evitar que eles acelerem muito.

Para tanto, os pesquisadores ainda precisam estudar mais esse fenômeno, identificando quais frequências e comprimentos de onda funcionam melhor e analisando o que acontece no plasma mais denso necessário para reatores de fusão nuclear.

Vale notar que suprimir os elétrons fugitivos é apenas um dos obstáculos para a criação de energia a partir da fusão nuclear.

Apesar disso, Spong está otimista em relação à nossa capacidade de alcançar essa façanha. Vários grupos de pesquisa buscam atualmente atingir a energia de fusão nuclear, de forma que pode ser apenas uma questão de tempo até termos um reator funcional e eficiente.

O estudo foi publicado na revista Physical Review Letters. [LiveScience]

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