Um ano após a conclusão dos experimentos científicos finais do Joint European Torus JET, estão surgindo descobertas cruciais que desempenharão um papel fundamental no avanço das futuras máquinas de fusão. Estes achados resultaram na submissão de 96 trabalhos de pesquisa para vários periódicos científicos, incluindo 18 liderado pelo cientista da UKAEA como primeiros autores em 2024 Sozinho. JET, localizado no Campus Culham da Autoridade de Energia Atómica do Reino Unido (UKAEA), em Oxfordshire, foi um dos mais grandes e poderosos tokamaks operacionais do mundo.
Até recentemente, era o único tokamak capaz de usar os isótopos de hidrogênio, deutério e tritium, em sua mistura de combustível para produzir plasmas de fusão. Esta combinação de combustível é considerada como o combustível de qualidade da usina do futuro. Experimentos finais de deutério- trício, também conhecidos como ‘DTE 3., focado em três áreas chave: Vários resultados impactantes do DTE 3 experimentos estão a promover a compreensão da ciência do plasma e técnicas operacionais para futuros tokamaks, incluindo:.
Uma redução significativa no impacto de calor elevado nas paredes internas da máquina, aumentando a durabilidade e eficiência. Insights mais profundos sobre a instabilidade periódica que ocorre na borda do plasma em tokamaks, conhecidos como Modos Localizados de Edge (ELMs), que são críticos para manter o confinamento do plasma. A primeira demonstração de sucesso de controlar a alta potência de fusão em tempo real, ajustando a mistura de deutério e trítio no combustível, essencial para manter condições estáveis de plasma.
O uso pioneiro de lasers para medir a quantidade de tritio depositado na máquina entre as paredes internas entre os experimentos de plasma, permitindo gerenciar e reciclar com mais precisão o combustível. Análise em profundidade do impacto dos nêutrons nos vários componentes da máquina, realizada apenas pela segunda vez em um ambiente tokamak usando combustíveis de nível de usina. Este teste envolveu materiais como tungstênio e ligas, zirconio de cromo de cooper (CuCrZr) e EUROFER – escolhidos para sua alta resiliência térmica e propriedades de baixa ativação. Os resultados aumentaram a confiança em prever os níveis de ativação nestes materiais durante as operações de fusão. Tais achados podem ser encontrados em vários periódicos acadêmicos como Fusão Nuclear, Materiais Nucleares e Energia, Física do Plasma, Física do Plasma e Fusão Controlada, e Revisão de Instrumentos Científicos.
Outros experimentos JET após DTE 3. Além destes experimentos, JET Ìs DTE 3 experimentos também forneceram insights valiosos sobre otimização de materiais para uso em ambientes extremos, melhorando a eficiência do vaso interno e informando os projetos de máquinas de fusão de próxima geração. Seguindo o DTE 3 experimentos, experimentos finais de deuterio- deuterio foram realizados durante os quais eles empurraram os limites operacionais do JET. Um sucesso notável foi o uso bem sucedido de triangularidade negativa, também conhecido como ‘ configuração de plasma invertido., em pulsos que duram até um minuto pela primeira vez. Um pulso é a duração que um plasma é mantido dentro da máquina.
O uso de triangularidade negativa mostrou uma melhoria no desempenho do plasma, melhorando o confinamento e a estabilidade do plasma. A triangularidade negativa num plasma de fusão refere- se à forma específica do plasma dentro de um tokamak. Nesta configuração, as curvas de plasma superior e inferior dobram- se para dentro, dando- lhe uma aparência tipo D. Isto contrasta com a triangularidade positiva mais comum, onde o topo e o fundo da curva de plasma para fora.
Joelle Mailloux, Líder do Programa de Ciências JET na UKAEA, disse:. No último ano, a UKAEA realizou validação de dados e calibrações de diagnóstico, garantindo que a qualidade dos dados corresponde aos resultados excepcionais dos experimentos JET em 2022 e 2023. Isto permitiu mais do que 300 Cientistas da EUROfusion de 30 unidades de pesquisa de toda a Europa, incluindo a UKAEA para analisar e modelar os dados do JET. Workshops colaborativos foram hospedados no Campus Culham UKAEA Ìs para aumentar a análise de dados do DTE 3, para completar a compreensão dos mecanismos físicos por trás dos resultados e explorar sua aplicabilidade para futuros tokamaks usando combustíveis de deuterium e tritium através de simulações numéricas. Mais oficinas estão planejadas nos próximos anos para continuar este trabalho crítico.
JET cessou as operações de plasma em dezembro 2023 e passou para a próxima fase do seu ciclo de vida: o programa JET de Desactivação e Repurposição. As aprendizados de repurposing e desmantelamento JET são esperados para durar até c. 2040, em que tempo ele proporcionará insights incomparáveis para ajudar o projeto e desenvolvimento de futuras máquinas de fusão.
O JET demonstrou sua capacidade de gerar energia de fusão consistentemente, alcançando um recorde mundial em 2023 por produzir 69 Megajoules de alta potência durante cinco segundos. Esta proeza foi realizada usando apenas 0.2. miligramas de combustível – o peso equivalente de uma mosca de fruta. UKAEA está continuando a realizar experimentos através da sua máquina de atualização MAST.