Fusão Nuclear

A importância dos recursos energéticos para a economia da União Europeia conduziu a um forte investimento no desenvolvimento de energias seguras e sustentáveis. Assim, investigadores europeus estudam actualmente várias alternativas para a produção de energia limpa e rentável, como a fusão nuclear.

A fusão nuclear consiste na formação de núcleos atómicos mais pesados a partir de outros mais leves, libertando-se neste processo grandes quantidades de energia. Este é o mecanismo de produção de energia que ocorre no interior das estrelas onde se atingem elevadas pressões e temperaturas, como por exemplo no Sol, em que a reacção dominante consiste na transformação de hidrogénio em hélio.

Até ao momento, o rendimento da fusão nuclear obtido em laboratório é insuficiente para que esta possua aplicações práticas. O objectivo de longo-prazo dos programas de investigação nesta área é a criação de protótipos de reactores para centrais de potência de fusão, e a estratégia inclui a construção de um reactor experimental, no âmbito da investigação internacional ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), seguido por um reactor de demonstração, DEMO, que deverá ser capaz de gerar pela primeira vez quantidades significativas de electricidade. O passo seguinte será a construção de PROTO, uma central eléctrica de fusão protótipo.

A construção do ITER, um reactor experimental de confinamento magnético da filosofia tokamak - desenvolvida por físicos soviéticos na década de 1950 para a produção de um campo magnético toroidal para o confinamento de plasma - e depois do DEMO, requererá um envolvimento significativo da indústria europeia, dos laboratórios de fusão e das universidades. Este reactor começou a ser construído em 2007, em Cadarache (França), e deverá estar concluído passados dez anos, altura em que iniciará a sua fase operacional, que está prevista durar 20 anos. O ITER tem um custo previsto de 12000 milhões de euros e foi projectado para gerar 500MW de potência, através da fusão nuclear de deutério e trítio, isótopos do hidrogénio, durante períodos de cerca de oito minutos, com um factor de amplificação de energia entre 10 e 20.

Na participação da ciência portuguesa no ITER, destaque para o Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN), unidade do Instituto Superior Técnico, que tem estado também envolvida em vários projectos da Agência Espacial Europeia. A sua colaboração no ITER tem-se centrado sobretudo na reflectometria de micro-ondas, controlo e aquisição de dados, integração de diagnósticos, controlo de qualidade e gestão do projecto. A anterior participação do IPFN no tokamak JET, precursor do ITER, e em projectos de confinamento magnético e confinamento inercial de fusão, como o HIPER e o ELI, permitem a esta unidade apresentar elevadas competências nesta área.

Relevamos também a presença da empresa Active Space Tecnhologies, (AST), que em colaboração com o Centro de Fusão Nuclear do Instituto Superior Técnico integra a equipa de engenharia do JET. No JET, a AST participa no projecto “ITER-like wall: Main Chamber Protection Thermocouple Array”, no desenvolvimento de condutas de cabos complexas.

A participação do Instituto de Sistemas e Robótica - Lisboa (ISR-Lisboa) no projecto ITER iniciou-se na área da Manipulação Remota, em particular no estudo dos sistemas de transporte de contentores, desde os portos existentes nos três níveis do edifício do tokamak para o Hot Cell Building. O estudo conceptual proposto pelo ISR-Lisboa foi aceite pelo ITER Joint Central Team como desenho de referência na implementação do ITER, em alternativa a propostas anteriores, baseadas em sistemas com carris.

O Instituto de Soldadura e Qualidade (ISQ) integra o International Quality Safety Environment e, juntamente com o CEA (França), está a desenvolver o sistema de controlo de qualidade que irá ser usado no sistema de concursos para o ITER. Este trabalho tem também como objectivo ajudar as diferentes associações europeias a desenvolver um sistema de controlo de qualidade adequado à participação em projectos do ITER. Faz também parte do contrato atribuído ao ISQ a compilação, numa base de dados, de um conjunto de normas e regras típicas a serem usados nos concursos de adjudicação do ITER.

http://www.ipfn.ist.utl.pt/rh/

http://www.cvtv.pt/home/pesquisa.asp?id_video=335

http://www.cvtv.pt/home/pesquisa.asp?id_video=326

http://www.cfn.ist.utl.pt/conf_energia/files/22_4_Apresentacao.pdf

http://iter.cfn.ist.utl.pt/Empresas

http://fusionforenergy.europa.eu/