O Joint European Torus (JET), uma das maiores e mais poderosas máquinas de fusão do mundo, demonstrou a capacidade de gerar energia de fusão de forma fiável, ao mesmo tempo que estabelece um recorde mundial na produção de energia.

Estas realizações notáveis representam um marco significativo no campo da ciência e engenharia da fusão.

Nos experimentos finais de deutério-trítio (DTE3) do JET, a alta potência de fusão foi produzida consistentemente por cinco segundos, resultando em um recorde inovador de 69 megajoules usando apenas 0,2 miligramas de combustível.

JET é um tokamak, um design que utiliza campos magnéticos poderosos para confinar um plasma na forma de um donut. A maioria das abordagens para criar fusão comercial favorece o uso de duas variantes de hidrogênio – deutério e trítio. Quando o deutério e o trítio se fundem, eles produzem hélio e grandes quantidades de energia, uma reação que formará a base de futuras usinas de fusão.

Fernanda Rimini, gerente sênior de exploração da JET, disse: "Podemos criar plasmas de fusão de forma confiável usando a mesma mistura de combustível a ser usada por usinas comerciais de energia de fusão, demonstrando a experiência avançada desenvolvida ao longo do tempo."

O professor Ambrogio Fasoli, gerente de programa (CEO) da EUROfusion, disse: "Nossa demonstração bem-sucedida de cenários operacionais para futuras máquinas de fusão como ITER e DEMO, validadas pelo novo recorde energético, inspira maior confiança no desenvolvimento da energia de fusão. Além de estabelecer um novo recorde, alcançamos coisas que nunca fizemos antes e aprofundamos nossa compreensão da física da fusão."

Emmanuel Joffrin, Líder da Força-Tarefa de Exploração de Tokamak EUROfusion do CEA, disse: "Não apenas demonstramos como suavizar o calor intenso que flui do plasma para o escapamento, mas também mostramos no JET como podemos transformar a borda do plasma em um estado estável, evitando assim explosões de energia que atingem a parede. Ambas as técnicas têm como objetivo proteger a integridade das paredes de futuras máquinas. Esta é a primeira vez que conseguimos testar esses cenários em um ambiente de deutério-trítio."

Mais de 300 cientistas e engenheiros do EUROfusion – um consórcio de investigadores de toda a Europa, contribuíram para estas experiências marcantes nas instalações da Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido (UKAEA) em Oxford, demonstrando a dedicação e eficácia incomparáveis ??da equipa internacional do JET.

Os resultados solidificam o papel fundamental do JET no avanço da energia de fusão segura, de baixo carbono e sustentável.

O Ministro de Redes e Nucleares do Reino Unido, Andrew Bowie, disse: "O experimento final de fusão do JET é um canto de cisne adequado depois de todo o trabalho inovador realizado no projeto desde 1983. Estamos mais perto da energia de fusão do que nunca, graças à equipe internacional de cientistas e engenheiros em Oxfordshire."

"O trabalho não para aqui. Nosso programa Fusion Futures comprometeu £650 milhões para investir em pesquisa e instalações, consolidando a posição do Reino Unido como um centro global de fusão."

O JET concluiu as suas operações científicas no final de dezembro de 2023.

O professor Sir Ian Chapman, CEO da UKAEA, disse: "O JET operou o mais próximo possível das condições do motor com as instalações atuais, e seu legado será difundido em todos os futuros motores. Ele tem um papel crítico em nos aproximar de um ambiente seguro e Futuro sustentável."

Os resultados da investigação do JET têm implicações críticas não só para o ITER – um megaprojeto de investigação de fusão que está a ser construído no sul de França – mas também para o protótipo do motor de fusão STEP do Reino Unido, o motor de demonstração da Europa, DEMO, e outros projetos globais de fusão, perseguindo um futuro de energia segura, de baixo carbono e sustentável.

Pietro Barabaschi, Diretor Geral do ITER, disse: "Ao longo de seu ciclo de vida, o JET tem sido extremamente útil como precursor do ITER: no teste de novos materiais, no desenvolvimento de novos componentes inovadores e em nada mais do que na geração de dados científicos da fusão deutério-trítio."

"Os resultados aqui obtidos terão um impacto direto e positivo no ITER, validando o caminho a seguir e permitindo-nos progredir mais rapidamente em direção aos nossos objetivos de desempenho. A título pessoal, foi para mim um grande privilégio ter estado na JET durante alguns anos. Lá tive a oportunidade de aprender com muitas pessoas excepcionais."

O JET demonstrou fusão sustentada durante cinco segundos em alta potência e estabeleceu um recorde mundial em 2021. Os primeiros experimentos de deutério-trítio do JET ocorreram em 1997.

À medida que transita para a próxima fase do seu ciclo de vida de reaproveitamento e desmantelamento, uma celebração no final de fevereiro de 2024 homenageará a sua visão fundadora e o espírito colaborativo que impulsionou o seu sucesso.

As conquistas do JET, desde os principais marcos científicos até o estabelecimento de recordes energéticos, ressaltam o legado duradouro da instalação na evolução da tecnologia de fusão.

As suas contribuições para a ciência e engenharia da fusão têm desempenhado um papel crucial na aceleração do desenvolvimento da energia de fusão, que promete ser uma parte segura, de baixo carbono e sustentável do futuro fornecimento de energia mundial.

A fusão, o processo que alimenta estrelas como o nosso Sol, promete uma fonte limpa de calor e eletricidade a longo prazo, utilizando pequenas quantidades de combustível que podem ser obtidas em todo o mundo a partir de materiais baratos.

Quando uma mistura de duas formas de hidrogénio (deutério e trítio) é aquecida para formar um plasma controlado a temperaturas extremas – 10 vezes mais quente que o núcleo do Sol – elas fundem-se para criar hélio e libertar energia que pode ser aproveitada para produzir eletricidade. 

O deutério e o trítio são duas variantes mais pesadas do hidrogênio comum e, juntos, oferecem a maior reatividade de todos os combustíveis de fusão. A uma temperatura de 150 milhões de graus Celsius, o deutério e o trítio se fundem para formar hélio e liberar uma enorme quantidade de energia térmica sem qualquer contribuição para o efeito estufa. A fusão é inerentemente segura porque não pode iniciar um processo descontrolado e não produz resíduos de longa duração.

Há mais de uma maneira de alcançar a fusão. Nossa abordagem é reter o plasma quente usando ímãs fortes em uma máquina em forma de anel chamada “tokamak” e então aproveitar esse calor para produzir eletricidade de maneira semelhante às usinas de energia existentes.

A maioria das abordagens para criar fusão comercial favorece o uso de duas variantes de hidrogênio – deutério e trítio. Quando o deutério e o trítio se fundem, produzem hélio e grandes quantidades de energia – uma reação que formará

a base de futuras centrais elétricas de fusão.

O deutério é abundante e pode ser extraído da água. O trítio é uma variante radioativa do hidrogênio com meia-vida de cerca de 12 anos. O trítio pode ser cultivado a partir do lítio.

JET é a única máquina de fusão tokamak em operação capaz de lidar com combustível de trítio. A terceira rodada de experimentos usando combustível de deutério e trítio foi conduzida durante sete semanas, de 31 de agosto a 14 de outubro de 2023. Eles se concentraram em três áreas – ciência do plasma, ciência dos materiais e neutrônica.

O registro de energia de fusão do JET é resultado da capacidade avançada na operação de plasmas de deutério-trítio. Estas experiências foram concebidas principalmente como a primeira oportunidade para demonstrar a viabilidade de minimizar as cargas de calor na parede num ambiente de deutério-trítio, crucial para os cenários do ITER.