Hélio-3 é produzido por ondas de rádio em reator de fusão nuclear

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/06/2025

H?lio-3

O bizarro reator de fus?o nuclear Wendelstein 7-X, na Alemanha, alcan?ou mais um marco na pesquisa da fus?o nuclear.

Nesta que ? a maior instala??o do tipo estelarator do mundo, ?ons de h?lio-3 de alta energia foram gerados pela primeira vez usando aquecimento por resson?ncia de c?clotron de ?ons.

Essa tecnologia n?o apenas ajuda no desenvolvimento da t?o esperada fonte de energia sustent?vel, como tamb?m fornece novos insights sobre os processos que alimentam o Sol e as demais estrelas - n?o existe muito h?lio-3 na Terra, com as ideias mais promissoras incluindo fazer minera??o de h?lio-3 na Lua.

O cora??o do reator ? uma gaiola de campo magn?tico de formato "toroidal girado" - algo como uma rosquinha cuja massa ? torcida antes de ser moldada em um c?rculo - que envolve o plasma de v?rios milh?es de graus.

Um dos principais desafios nessas instala??es consiste no confinamento de part?culas alfa r?pidas (n?cleos de h?lio-4) produzidas durante as rea??es de fus?o. Essas part?culas de alta energia s?o essenciais para manter as temperaturas extremas necess?rias para uma fus?o sustent?vel. Contudo, se escaparem r?pido demais, n?o conseguir?o aquecer o plasma de forma eficaz.

Como o W7-X ? um reator experimental, e n?o uma usina de fus?o nuclear completa, ele tem uma escala reduzida, o que implica que o comportamento das part?culas alfa deve ser simulado usando part?culas de menor energia, dimensionadas para as dimens?es do reator. Na pr?tica, no lugar do h?lio-4 usam-se ?ons de h?lio-3, mais leves, que s?o acelerados a uma energia adequada.

Para isso, ? ent?o necess?rio produzir ?ons de h?lio-3 de forma confi?vel no reator. Foi aqui que a equipe alcan?ou sucesso agora.

Transfer?ncia de energia ressonante

O elemento principal do feito alcan?ado agora ? um processo chamado transfer?ncia de energia ressonante, no qual ondas de alta frequ?ncia e com pot?ncia na faixa dos megawatts s?o usadas para acelerar as part?culas - pense no modo de empurrar uma crian?a em um balan?o, em que, para ser eficaz, cada empurr?o deve estar precisamente em sintonia com a frequ?ncia natural do balan?o, ou seja, deve estar em resson?ncia.

No W7-X, as ondas eletromagn?ticas s?o introduzidas por meio de uma antena especial no plasma composto por hidrog?nio e h?lio-4 em propor??es cuidadosamente selecionadas. Essas ondas s?o ajustadas na frequ?ncia c?clotron i?nica dos ?ons h?lio-3, a frequ?ncia na qual orbitam ao redor das linhas do campo magn?tico. Quando se alcan?a a resson?ncia, as part?culas absorvem de modo eficiente a energia das ondas, atingindo ent?o as altas energias necess?rias.

Esta ? a primeira vez que ?ons de h?lio-3 de alta energia s?o produzidos em um estelarator utilizando aquecimento por resson?ncia c?clotron i?nica, uma inova??o mundial na pesquisa em fus?o nuclear.

E a astrof?sica tamb?m agradece essa realiza??o, uma vez que ela est? fornecendo informa??es inesperadas sobre o funcionamento do Sol: Os mesmos processos de resson?ncia que excitam part?culas de h?lio-3 no reator de fus?o tamb?m podem explicar a ocorr?ncia ocasional de nuvens ricas em h?lio-3 na atmosfera solar.

Assim como no Wendelstein 7-X, as part?culas de h?lio-3 recebem energia de ondas eletromagn?ticas geradas no Sol - elas s?o aceleradas seletivamente e formam grandes nuvens. Essas nuvens podem conter at? 10.000 vezes mais h?lio-3 do que o normal e foram recentemente redescobertas pela sonda espacial Solar Orbiter, em 2023.

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