Ímãs supercondutores de alta temperatura feitos de REBCO, sigla para óxido de bário e cobre de terras raras, possibilitam a criação de um campo magnético intenso que pode confinar o plasma extremamente quente necessário para reações de fusão, que combinam dois átomos de hidrogênio para formar um átomo de hélio, liberando um nêutron no processo.

Mas alguns testes iniciais sugeriram que a irradiação de nêutrons dentro de uma usina de fusão poderia suprimir instantaneamente a capacidade dos ímãs supercondutores de transportar corrente sem resistência (chamada de corrente crítica), causando potencialmente uma redução na produção de energia de fusão.

Agora, uma série de experimentos demonstrou claramente que esse efeito instantâneo do bombardeio de nêutrons, conhecido como "efeito feixe", não deve ser um problema durante a operação do reator, abrindo caminho para projetos como o sistema de fusão ARC, desenvolvido pela empresa spinoff do MIT, Commonwealth Fusion Systems.

As descobertas foram relatadas no periódico Superconducting Science and Technology , em um artigo do estudante de pós-graduação do MIT Alexis Devitre e dos professores Michael Short, Dennis Whyte e Zachary Hartwig, juntamente com outros seis.

“Ninguém sabia realmente se isso seria uma preocupação”, explica Short. Ele se lembra de olhar para essas descobertas iniciais: “Nosso grupo pensou, cara, alguém deveria realmente investigar isso. Mas agora, felizmente, o resultado do artigo é: conclusivamente não é uma preocupação.”

O possível problema surgiu pela primeira vez durante alguns testes iniciais das fitas REBCO planejadas para uso no sistema ARC. “Eu me lembro da noite em que tentamos o experimento pela primeira vez”, Devitre relembra. “Estávamos todos no laboratório do acelerador, no porão. Foi um grande choque porque, de repente, a medição que estávamos observando, a corrente crítica, caiu apenas 30 por cento” quando foi medida sob condições de radiação (aproximando-se daquelas do sistema de fusão), em oposição a quando foi medida somente após a irradiação.

Antes disso, os pesquisadores irradiaram as fitas REBCO e depois as testaram, diz Short. “Tivemos a ideia de medir durante a irradiação, do jeito que seria quando o reator estivesse realmente ligado”, ele diz. “E então observamos essa diferença gigante e pensamos, oh, isso é um grande negócio. É uma margem que você gostaria de saber se estiver projetando um reator.”

Após uma série de testes cuidadosamente calibrados, descobriu-se que a queda na corrente crítica não foi causada pela irradiação, mas foi apenas um efeito das mudanças de temperatura provocadas pelo feixe de prótons usado para os experimentos de irradiação. Isso é algo que não seria um fator em uma usina de fusão real, diz Short.

“Nós repetimos experimentos 'tantas vezes' e coletamos cerca de mil pontos de dados”, diz Devitre. Eles então passaram por uma análise estatística detalhada para mostrar que os efeitos eram exatamente os mesmos, sob condições em que o material era apenas aquecido, como quando era aquecido e irradiado.

Isso excluiu a possibilidade de que a supressão instantânea da corrente crítica tivesse algo a ver com o “efeito do feixe”, pelo menos dentro da sensibilidade de seus testes. “Nossos experimentos são bastante sensíveis”, diz Short. “Nunca podemos dizer que não há efeito, mas podemos dizer que não há efeito importante.”

Para realizar esses testes, foi necessária a construção de uma instalação especial para esse propósito. Existem apenas algumas instalações desse tipo no mundo. “São todas construções personalizadas e, sem isso, não teríamos conseguido descobrir a resposta”, ele diz.

A descoberta de que essa questão específica não é uma preocupação para o design de usinas de fusão “ilustra o poder dos resultados negativos. Se você puder provar conclusivamente que algo não acontece, você pode impedir que cientistas percam seu tempo caçando algo que não existe.” E neste caso, Short diz, “Você pode dizer às empresas de fusão: 'Vocês podem ter pensado que esse efeito seria real, mas nós provamos que não é, e vocês podem ignorá-lo em seus designs.' Então esse é mais um risco aposentado.”

Isso poderia ser um alívio não apenas para a Commonwealth Fusion Systems, mas também para várias outras empresas que também estão buscando projetos de usinas de fusão, diz Devitre. “Há um monte. E não são apenas empresas de fusão”, ele acrescenta. Resta a questão importante da degradação de longo prazo do REBCO que ocorreria ao longo de anos ou décadas, que o grupo está investigando atualmente. Outros estão buscando o uso desses ímãs para propulsores de satélite e aceleradores de partículas para estudar física subatômica, onde o efeito também poderia ter sido uma preocupação. Para todos esses usos, “agora é uma coisa a menos para se preocupar”, diz Devitre.

A equipe de pesquisa também incluiu David Fischer, Kevin Woller, Maxwell Rae, Lauryn Kortman e Zoe Fisher no MIT, e N. Riva na Proxima Fusion na Alemanha. Esta pesquisa foi apoiada pela Eni SpA através da MIT Energy Initiative.