200 km de cabos supercondutores fabricados para o ITER (200km of superconducting cables manufactured for ITER)

200 km de cabos supercondutores foram fabricados para formar os magnetos do maior reator ITER de fusão do mundo.

Os cabos são a maior aquisição na história industrial dos supercondutores. O ITER já recebeu 70% dos supercondutores, o que levou sete anos para a fabricação.

      China, Europa, Japão, Coreia, Rússia e os Estados Unidos foram responsáveis ​​pela produção dos supercondutores, que serão usados ​​para fazer os ímãs que irão moldar e controlar o plasma dentro da câmara de vácuo.

      “Temos injetado dinheiro em empresas e laboratórios industriais em todo o mundo, que agora ganharam experiência inestimável que pode ser aplicada em outras áreas críticas, como a imagem médica por ressonância, energia e transporte”, disse Bernard Bigot, diretor-geral do ITER. “Tecnologicamente, nós usamos a mais recente ciência de materiais, empurrando a produção para níveis sem precedentes”.

      Sem supercondutores, a fusão nuclear não seria possível. Supercondutores consomem menos energia e são mais baratos de operar do que ímãs convencionais, também suportam correntes mais altas e produzem campos magnéticos mais fortes.

      Os sistemas de magnetos supercondutores do ITER, com uma combinada energia magnética armazenada de 51GJ, irá produzir os campos magnéticos que iniciará, confinará, formará e controlará o plasma a temperaturas de 170 milhões °C.

      Os supercondutores são feitos de fios de nióbio-estanho (Nb₃Sn) e serão montados juntos e contidos em um revestimento de aço estrutural.

      A próxima etapa na fabricação de ímãs do ITER é a integração dos supercondutores com os conjuntos de bobina finais.

      “É inspirador ver os condutores do ITER como uma realidade depois de um programa de desenvolvimento que remonta mais de 30 anos, com parceiros que trabalham como uma equipe para dominar as complexas tecnologias envolvidas”, disse Neil Mitchell, que liderou o desenvolvimento dos condutores do ITER desde 1992.

Fonte: http://eandt.theiet.org/news/2015/sep/iter-superconducting-magnets.cfm

Uma pequena e eficiente planta de fusão (A small, modular, efficient fusion plant)

Uma vista do reator ARC. Graças a poderosa nova tecnologia do ímã, o (muito menor) reator ARC é mais barato e deverá entregar a mesma potência de um reator muito maior. Ilustração: MIT ARC

       É uma velha piada que muitos cientistas de fusão estão cansados de ouvir: usinas práticas de fusão nuclear estão há apenas 30 anos de distância - e sempre estarão.

       Mas agora, finalmente, a piada já não pode ser verdade: avanços na tecnologia de ímã permitiram pesquisadores do MIT propor um novo e compacto reator de fusão Tokamak - e é algo que pode ser feito em menos de uma década, dizem eles. A era da energia de fusão que pode oferecer uma fonte quase inesgotável de energia, pode estar chegando perto.

       Os pesquisadores usaram fitas supercondutoras com materiais de alta temperatura crítica disponíveis comercialmente, a fim de produzir bobinas capazes de gerar altos campos magnéticos.

       O campo magnético mais forte faz com que seja possível produzir o confinamento magnético do plasma superquente - isto é, o material de uma reação de fusão - mas num dispositivo muito menor do que os anteriormente imaginados. A redução no tamanho, por sua vez, faz todo o sistema mais barato e mais rápido de construir, e também permite algumas novas funcionalidades engenhosas no projeto da usina.

Usina protótipo

O novo reator é projetado para a pesquisa básica sobre fusão e também como uma usina protótipo que poderia produzir energia significativa. O conceito básico do reator e seus elementos associados são baseados em princípios bem testados e comprovados, desenvolvidos ao longo de décadas de pesquisa no MIT e em todo o mundo, diz a equipe.

       “O campo magnético muito maior”, diz Brandon Sörbom, “permite atingir um desempenho muito maior”.

       Fusão é a mesma reação nuclear que alimenta o sol, onde pares de átomos de hidrogênio formam o gás hélio resultando em enormes liberações de energia. A parte mais difícil é confinar o plasma superquente - uma forma de gás eletricamente carregado - enquanto se aquece a temperaturas mais altas do que os núcleos de estrelas. Este é o lugar onde os campos magnéticos são tão importantes, eles efetivamente prender o calor e as partículas no centro quente do dispositivo.

       Enquanto a maioria das características de um sistema tende a variar proporcionalmente às mudanças nas dimensões, o efeito das variações no campo magnético em reações de fusão é muito mais extremo: o ​​aumento na capacidade da fusão varia de acordo com a quarta potência do aumento no campo magnético. Assim, a duplicação do campo iria produzir um aumento de 16 vezes na potência da fusão. “Qualquer aumento do campo magnético resulta em uma grande vitória”, diz Sörbom.

Dez vezes mais capacidade

       Enquanto os novos supercondutores não produzem a duplicação da intensidade do campo, eles são fortes o suficiente para aumentar o poder de fusão por um fator de 10 comparado à tecnologia de supercondutores padrão, diz Sörbom. Esta melhoria dramática leva a um grande potencial de melhorias no reator.

       O mais poderoso reator de fusão é o ITER que está em construção na França, deverá custar cerca de US $ 40 bilhões. Sörbom e a equipe do MIT estimam que o novo projeto com metade do diâmetro do ITER (concebido antes dos novos supercondutores tornarem-se disponível), teria a mesma capacidade com uma fração do custo e em um tempo de construção mais curto.

       Mas, apesar da diferença de tamanho e força do campo magnético, o reator proposto, chamado ARC, é baseado “exatamente na mesma física”, como o ITER, afirma Dennis Whyte, professor de engenharia nuclear. “Nós não estamos extrapolando nenhum regime novinho em folha”, acrescenta.

       Outro avanço chave no novo design é um método para a remoção do núcleo energético de fusão a partir do reator em forma de anel, sem ter de desmontar o dispositivo inteiro. Isso faz com que seja adequado para a investigação que visa melhorar ainda mais o sistema usando diferentes materiais ou modelos para ajustar o desempenho.

       Além disso, assim como no ITER, os novos ímãs supercondutores permitiriam ao reator operar de maneira sustentada, produzindo uma saída de potência constante, ao contrário dos reatores experimentais atuais, que só podem funcionar durante alguns segundos de cada vez, sem sobreaquecimento nas bobinas de cobre.

Proteção líquida

Outra vantagem importante é que a maioria dos materiais sólidos de cobertura utilizados para rodear a câmara de fusão em tais reatores são substituídos por um material líquido que pode ser facilmente distribuído e substituído, eliminando a necessidade de procedimentos dispendiosos de substituição como os materiais que degradam ao longo do tempo.

       “É um ambiente extremamente severo para materiais sólidos”, diz Whyte, então substituir os materiais com um líquido poderia ser uma grande vantagem.

       Agora, como projetado, o reator deve ser capaz de produzir cerca de três vezes mais eletricidade do que é necessário para mantê-lo funcionando, mas o projeto provavelmente poderia ser melhorado para aumentar essa proporção para cerca de cinco ou seis vezes, diz Sörbom. Até agora, nenhum reator de fusão produziu tanta energia quanto ele consome, de modo que este tipo de produção de energia líquida seria um grande avanço na tecnologia da fusão, diz a equipe.

       O projeto poderia produzir um reator que iria fornecer eletricidade para cerca de 100.000 pessoas, dizem eles. Aparelhos de complexidade e dimensões semelhantes serão construídos dentro de cerca de cinco anos, dizem eles.

       “A energia de fusão será a fonte de energia elétrica mais importante da Terra no século 22, mas precisamos disso muito mais cedo para evitar o catastrófico aquecimento global”, diz David Kingham, CEO da Tokamak Energy do Reino Unido, que não estava relacionada com esta pesquisa. “Este trabalho mostra uma boa maneira de fazer progressos mais rápidos”, diz ele.

       Sobre a pesquisa do MIT, Kingham diz: “O trabalho é de qualidade excepcional. O próximo passo seria refinar o projeto e trabalhar mais detalhes de engenharia, mas o trabalho já deve chamar a atenção dos políticos, filantropos e investidores privados”.

Fonte: http://news.mit.edu/2015/small-modular-efficient-fusion-plant-0810

Construído ímã gigante para ser usado em projeto de fusão nuclear (Giant magnet built in Poway to be used in fusion energy project)

Os 48 elementos do magneto ITER devem gerar um campo magnético 200.000 vezes maior que o da Terra. Fonte: ITER.ORG

A empresa General Atomics está programada para revelar um eletroímã supercondutor de 1.000 ton para ser usado em um estudo de fusão nuclear por 35 países.

        De acordo com a empresa, o dispositivo construído que é poderoso o suficiente para levantar um porta-aviões para fora da água, será apresentado em uma conferência de imprensa em Poway, Califórnia (EUA).

        O eletroímã será utilizado nos experimentos do Reator Termonuclear Experimental Internacional (International Thermonuclear Experimental Reactor - ITER), na França, em que os cientistas vão tentar criar um plasma que demonstra a viabilidade da energia de fusão nuclear.

        Energia limpa de fusão nuclear é um santo graal para os pesquisadores que procuram alternativas à energia nuclear padrão e combustíveis baseados em carbono. Os cientistas dizem que a energia de fusão nuclear não cria resíduos de produtos de longo prazo ou riscos de colapso.

        Em seu site, o projeto ITER é descrito como um “experimento científico em grande escala destinado a provar a viabilidade da fusão nuclear como fonte de energia, e para coletar os dados necessários para a concepção e posterior operação da primeira usina de energia de fusão nuclear para produção de eletricidade”.

        Os Estados Unidos, China, Índia, Japão, Coréia do Sul, Rússia e nações da União Europeia estão envolvidos no projeto ITER. A preparação começou há sete anos no sul da França, e as operações estão programadas para iniciar em 2019, de acordo com um cronograma ITER.

        A inauguração pela General Atomics vem no rastro da notícia do mês passado que os cientistas da empresa com sede em San Diego descobriram como ímãs podem controlar rajadas de calor prejudiciais em um reator de fusão.

        A pesquisa construída em estudos anteriores mostra que campos magnéticos minúsculos podem suprimir as rajadas de calor - e agora especialistas em energia sabem como funciona o processo.

Fonte: http://fox5sandiego.com/2015/04/10/magnet-built-in-poway-to-be-used-in-fusion-energy-project/

Reator de fusão nuclear começará a ser montado (nuclear fusion reactor will begin to be assembled)

Fonte:http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=reator-fusao-nuclear-comecara-montado&id=010115130826&ebol=sim

Com informações da BBC - 26/08/2013

Reator de fusão nuclear começará a ser montado

Aqui serão montados os ímãs em forma de anel, capazes de conter a energia sem que o plasma toque nas paredes metálicas do reator. [Imagem: ITER]

Fusão nuclear

O maior projeto para o desenvolvimento de uma fonte de energia por meio da fusão nuclear começará a ser montado para valer. Terminadas as estruturas civis básicas, começaram a chegar os primeiros dos cerca de um milhão de componentes necessários para a construção do reator experimental.

       Há vários projetos tentando dominar a energia das estrelas, mas o ITER (Reator Internacional TermonuclearExperimental) é o maior deles. Após os problemas iniciais de projeto e dificuldades em coordenar um projeto internacional sem similares, agora há menos desconfiança quanto ao cumprimento do cronograma, que está dois anos atrasado.

       Desde os anos 1950, a fusão nuclear oferece o sonho da energia praticamente inesgotável. O objetivo é recriar o processo que gera a energia do Sol, usando como combustível duas formas de hidrogênio, os isótopos deutério e trício, ou trítio.

Magnetos do campo poloidal do ITER. [Imagem: ITER]

Tokamak

O interesse no desenvolvimento desse tipo de processo se explica pelo uso de um combustível barato (os isótopos), pelo pouco resíduo radioativo que produz e pela não emissão de gases do efeito estufa. Mas os desafios técnicos, tanto de lidar com um processo tão extremo quanto de projetar formas de extrair energia dele, sempre foram imensos.

De tão difícil de ser recriada artificialmente, críticos da ideia afirmam que a fusão nuclear "estará sempre 30 anos no futuro".

       O reator do ITER pretende colocar isso à prova. De um tipo conhecido como "tokamak", o reator é baseado no JET, um projeto-piloto europeu, e prevê a criação de um plasma superaquecido, com temperaturas de até 200 milhões de graus Celsius, calor suficiente para forçar os átomos de deutério e trítio a se fundir e liberar energia. O processo deverá ocorrer dentro de um enorme campo magnético em formato de anel - a única forma como um calor tão extremo ser contido.

       O JET conseguiu realizar reações de fusão em pulsos muito curtos, mas o processo exigiu mais energia do que foi capaz de produzir. No ITER, o reator está em uma escala muito maior e foi projetado para gerar dez vezes mais energia (500 MW) do que consumirá.

Cerca de 420 toneladas de fios supercondutores de nióbio-titânio já foram fabricados - mais de 90% do total necessário. [Imagem: ITER]

Reatores do futuro

O orçamento total do projeto é incerto e tem variado, para cima, ao longo dos anos - hoje as estimavas estão em €15 bilhões (cerca de R$ 45 bilhões). Ainda que haja um cronograma bem definido para a entrega das peças mais importantes - algumas chegam a pesar 600 toneladas - a divisão de sua fabricação entre os países membros provavelmente será motivo de novos atrasos.

       Os planos atuais preveem os primeiros testes da fusão nuclear em 2020. Partindo do pressuposto de que o ITER consiga realizar uma fusão que gere mais energia do que consome, o passo seguinte será a construção de um projeto de demonstração da nova tecnologia - o nome do ITER é "reator experimental".

       Depois que o protótipo funcionar, então poderão ser feitas as especificações para a construção dos primeiros reatores de fusão nuclear comerciais - ou seja, a crítica dos críticos, de que a fusão nuclear está sempre 30 anos no futuro, parece bastante otimista. A não ser que outros projetos em andamento tenham melhor sorte.

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=reator-fusao-nuclear-comecara-montado&id=010115130826&ebol=sim

A sorte está lançada: Reator de fusão nuclear é selado

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=reator-fusao-nuclear-selado&id=010115130830&ebol=sim

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/08/2013

Vista geral da construção do reator de fusão tipo estelarator, antes de seu fechamento final. [Imagem: IPP]

Esteralator

Enquanto o reator de fusão nuclear do ITER recebe o sinal verde para o início de sua montagem, o Wendelstein 7-X, na Alemanha, dá um passo ainda mais significativo.

Acabam de ser colocadas as últimas coberturas do complicado reator de fusão, selando definitivamente o invólucro onde os cientistas tentarão recriar o processo de geração de energia das estrelas.

Ao contrário do reator do ITER, que é do tipo tokamak, o reator do Wendelstein 7-X é do estelarator (stellarator).

Um tokamak é alimentado por uma corrente de plasma. Essa corrente fornece uma parte do campo magnético responsável por isolar o próprio plasma das paredes do reator - o grande desafio é evitar as instabilidades do plasma circulante pelo torus.

Um reator do tipo estelarator não tem corrente, eliminando de pronto o problema das instabilidades do plasma.

Mas o projeto tem seus próprios desafios, o que justificou a construção do Wendelstein 7-X, que, da mesma forma que o ITER, será um reator de pesquisas, para demonstrar a viabilidade do conceito.

Se tudo correr bem, ele entrará em funcionamento em 2014.

O anel retorcido do Wendelstein 7-X é formado por cinco módulos estruturalmente idênticos. [Imagem: IPP]

Janelas fechadas

O anel retorcido do Wendelstein7-X é formado por cinco módulos estruturalmente idênticos.

Cada uma das cinco seções do canal de plasma, assim como as 14 bobinas magnéticas supercondutoras, foram conectadas e revestidas por um invólucro externo de aço pesando 120 toneladas.

Cada um dos cinco módulos tem diversas "janelas", onde são conectados instrumentos de medição, bombas e mecanismos de resfriamento.

Com a soldagem da janela número 254, agora o reator de fusão, assim como a sorte do que ocorrerá lá dentro, estão totalmente selados.

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=reator-fusao-nuclear-selado&id=010115130830&ebol=sim