1 pontos por GN⁺ 2025-02-19 | 1 comentários | Compartilhar no WhatsApp
  • O tokamak WEST, do CEA francês, manteve um plasma por 1.337 segundos em 12 de fevereiro, mais de 22 minutos, quebrando o recorde mundial de duração de plasma em tokamaks
  • O tempo recorde foi 25% maior que o recorde anterior estabelecido algumas semanas antes pelo EAST da China, mostrando que a tecnologia de controle de plasma de longa duração está amadurecendo
  • Para que dispositivos como o ITER avancem para uma fase prática de experimentação, é preciso estabilizar por longos períodos um plasma naturalmente instável, e os componentes voltados para o plasma também precisam suportar radiação e problemas de contaminação
  • O WEST é uma instalação do CEA Cadarache, no sul da França, e dá suporte a experimentos de plasma de longa duração com bobinas supercondutoras e componentes com resfriamento ativo
  • Os experimentos devem avançar para durações ainda maiores e temperaturas mais altas, mas, para que a fusão nuclear contribua de forma significativa para a neutralidade de carbono em 2050, ainda restam desafios técnicos e a demonstração de viabilidade econômica

O recorde de 1.337 segundos alcançado pelo WEST

  • O WEST manteve o plasma por 1.337 segundos em 12 de fevereiro
    • Isso representa uma duração de mais de 22 minutos
    • O resultado foi uma melhora de 25% em relação ao recorde anterior alcançado algumas semanas antes pelo EAST da China
  • Esse tokamak fica no CEA Cadarache, no sul da França, e é uma das instalações de tokamak de porte médio do consórcio EUROfusion
  • O feito é visto como um sinal de que o conhecimento e o controle técnico de plasmas de longa duração estão mais maduros
  • Uma longa duração é um marco importante para dispositivos como o ITER
    • O ITER precisa manter um plasma de fusão por vários minutos
    • O objetivo é controlar um plasma naturalmente instável
    • Ao mesmo tempo, os componentes voltados para o plasma precisam resistir à radiação sem causar falhas nem contaminação do plasma
  • O WEST injetou 2 MW de potência de aquecimento enquanto manteve um plasma de hidrogênio por mais de 20 minutos
  • No futuro, os experimentos do WEST devem ser intensificados com metas de duração de plasma extremamente longa, operação acumulada de várias horas e temperaturas de plasma mais altas

Posição e limitações dos experimentos internacionais de fusão

  • O WEST é uma instalação operada com base na experiência acumulada pelo CEA ao longo de décadas de pesquisa em plasma de tokamak
    • Pesquisadores de todo o mundo usam o WEST
    • Entre as características centrais que permitem plasmas de longa duração estão as bobinas supercondutoras e os componentes com resfriamento ativo
  • O WEST faz parte do fluxo internacional de pesquisa ao lado de vários grandes experimentos de fusão
    • O JET, do Reino Unido, foi encerrado no fim de 2023 e detém o recorde de energia de fusão
    • Também são citados o JT-60SA do Japão, o EAST da China, o KSTAR da Coreia e o dispositivo emblemático ITER
  • O objetivo final da pesquisa em fusão é controlar um plasma naturalmente instável
    • Ela usa menos recursos e combustível do que a fissão
    • Não produz resíduos radioativos de longa vida
  • A abordagem mais avançada para geração de energia é a fusão por confinamento magnético
    • Campos magnéticos intensos confinam o plasma dentro de um toro
    • O plasma é aquecido até que os núcleos de hidrogênio se fundam
    • O JET já produziu 15 MW de potência de fusão por alguns segundos
  • A França, que abriga o WEST e o ITER, está em posição favorável para receber o primeiro protótipo de reator de fusão
  • A produção de energia por fusão em larga escala exige grande infraestrutura, o que dificulta uma contribuição substancial para atingir a neutralidade de carbono em 2050
    • Ainda restam vários desafios técnicos
    • A viabilidade econômica dessa forma de geração de energia ainda precisa ser demonstrada

1 comentários

 
GN⁺ 2025-02-19
Comentários do Hacker News
  • Se fizerem fusão nuclear em gravidade zero, o problema de confinamento fica resolvido, mas o problema passa a ser criar as condições de fusão em gravidade zero
    O método mais simples provavelmente seria juntar matéria suficiente em um só lugar para que a própria gravidade crie as condições de fusão; só que aí a usina ficaria poderosa demais para estar na Terra e teria que ficar a uma distância enorme por segurança
    Depois surge o problema de enviar a energia de volta para a Terra, mas parece que seria possível coletar fótons a uma distância segura do ponto de fusão e recuperar a energia sem chegar perto demais

    • O problema desse método é como direcionar para a Terra a energia e depois coletá-la de novo
      Se ela não for direcionada e for irradiada em todas as direções, só uma fração minúscula dos fótons gerados chegará à Terra
      Para usar esses fótons em trabalho útil, seria preciso coletá-los; caso contrário, eles apenas aqueceriam a Terra
      Por causa da distância segura, se a fonte estiver mais longe ou mais perto do que a órbita geoestacionária, nem sempre será possível vê-la, criando uma espécie de “noite”, então seriam necessários coletores em vários pontos da Terra
      Também há o problema de efeitos como alta umidade na atmosfera absorverem ou espalharem os fótons, reduzindo a eficiência dos coletores
      Seria possível, mas a capacidade máxima real provavelmente sempre seria bastante limitada, e o processo como um todo seria muito ineficiente em relação à energia total de fusão
    • Também poderia surgir um bico vendendo produtos de proteção para a pele para pessoas que possam ser expostas à radiação do novo reator
      Como regiões com mais radiação talvez sejam mais quentes, as pessoas podem até acabar escolhendo passar férias nesses lugares
    • Com apenas um, só um lado da Terra poderia usar os fótons e o outro ficaria sem energia; com dois, os animais ficariam confusos e o ritmo circadiano de todo mundo poderia ser prejudicado
      Além disso, ainda teríamos que lidar com o problema dos três corpos, e no lado voltado para o reator também haveria o problema de que, se estivesse nublado, os fótons não passariam
    • Um reator de fusão enorme e extremamente distante… isso não é justamente o Sol? :-)
    • Se moverem o reator para perto o suficiente do centro da Terra, no fim dá para chegar a 0 g, e aí o problema de confinamento também fica resolvido
  • “Uma melhoria de 25% em relação ao recorde anterior estabelecido há algumas semanas pelo EAST da China” — essa corrida armamentista da fusão nuclear é bem-vinda
    Uma tecnologia que sempre diziam estar “a 20 anos de distância” ter chegado a 22 minutos é realmente impressionante, e me dá vontade de investigar a fundo os desafios técnicos da fusão

    • Não quero desmerecer, mas isso ainda é só cerca de metade da temperatura necessária para um reator comercial
      Esse reator também não tinha equipamentos para recuperar energia nem para usar nêutrons a fim de criar trítio
      Ainda assim, é impressionante e animador
    • Não sou especialista, então é difícil falar em detalhes, mas achei interessante o artigo da Construction Physics que apareceu aqui alguns meses atrás: https://www.construction-physics.com/p/will-we-ever-get-fusi...
    • O meme dos “20 anos de distância” é idiota
      Existem tecnologias que são de fato possíveis, mas extremamente difíceis, e exigem décadas de esforço contínuo
      Um exemplo na nossa área foi resolver a compreensão de linguagem natural com computadores digitais, e agora isso virou realidade
    • A parte realmente assustadora da outra corrida armamentista nuclear também é, na verdade, a fusão
  • O produto triplo cresceu mais rápido que a Lei de Moore nos últimos 50 anos
    Mesmo assim, as pessoas tratam a pesquisa em fusão como piada, mas algumas coisas simplesmente levam tempo
    Recomendo uma resenha ainda melhor do excelente livro “The future of fusion energy”: https://www.astralcodexten.com/p/your-book-review-the-future...

    • O progresso na pesquisa de fusão é subestimado
      Dito isso, a Lei de Moore é uma lei sobre uma indústria que já existia; antes disso, para viabilizar a computação, foram necessárias melhorias de mais de 10^6 vezes em várias tecnologias
    • A Lei de Moore é apenas a observação de que chips são bidimensionais
      Ela quer dizer que uma redução linear gera ganhos exponenciais, mas não vejo nenhuma relação linear/quadrática desse tipo no projeto de reatores de fusão
      A própria premissa de que a redução avança linearmente ao longo do tempo também não é uma lei; foi algo que às vezes deu certo e às vezes não
  • Especificamente, eles mantiveram o plasma do tokamak por 1337 segundos e usaram 2 megawatts para o aquecimento
    1337 não é piada; provavelmente é coincidência que possa ser lido como “leet”

    • Acho que era a meta e uma piada meio interna, mas a hipótese de coincidência também é convincente
      Ainda assim, quero acreditar que foi um número intencional :D
    • Segundo o artigo, não era temperatura de fusão, e eles pretendem buscar temperaturas mais altas em testes posteriores
  • Um bom texto técnico introdutório sobre o modo H, que possibilita reações de fusão: https://www.energy.gov/science/articles/science-close-develo...
    No modo H, uma borda estável sem turbulência reduz a perda de calor e de partículas carregadas do plasma
    Com isso, a pressão de todo o plasma sobe rapidamente, incluindo o núcleo onde as condições de fusão podem surgir, e a menor perda de energia e partículas também minimiza danos às superfícies dos materiais ao redor do plasma

    • Então isso não torna a recuperação de energia do plasma muito mais difícil?
  • Um problema que aparece ao aplicar mercados de previsão a temas como “haverá uma usina de fusão nuclear comercialmente bem-sucedida antes de 2070” é que o tempo até a liquidação é longo demais
    Claro que dá para esperar vender participações em “sim” ou “não” daqui a 5 anos, mas pode não haver liquidez suficiente
    Por exemplo, suponha que M_1 seja um mercado que liquida como “sim” se, em 1º de janeiro de 2070, tiver existido uma usina de fusão nuclear comercialmente bem-sucedida, e como “não” caso contrário; e que M_2 seja um mercado que liquida como “sim” se, daqui a 5 anos, o preço do “sim” em M_1 estiver acima de 30%. Aí surge um problema
    As pessoas poderiam comprar “sim” em M_1 em grande volume logo antes da liquidação de M_2; talvez isso se autocorrija, mas ainda parece um problema
    Em vez de um mercado de previsão sobre o valor futuro de outro mercado de previsão, talvez fizessem sentido contratos futuros sobre participações em mercados de previsão
    Se você tiver certeza de que, em uma data específica daqui a 5 anos, o mercado atribuirá probabilidade de pelo menos p, poderia comprar uma estrutura que lhe permita vender, naquele dia, participações em “não” ao preço de 1-p por contrato futuro
    Se naquele dia a probabilidade do “sim” realmente for de pelo menos p, o preço do “não” será de no máximo 1-p, então você poderia comprar “não” mais barato e vendê-lo por 1-p
    Mas, para isso, ainda seria preciso comprar o “não” que você vai vender, então isso não resolve o problema de e se não houver liquidez daqui a 5 anos
    Talvez você pudesse gastar 1 para criar participações em “sim” e “não”, vender o “não” e ficar com uma participação em “sim” que parece valer pelo menos p, para vendê-la quando houver mais liquidez; mas provavelmente é algo que eu não entendo bem

    • Para isso, basta olhar para opções
      Você está basicamente descrevendo vários tipos de contratos de opções
      Só que nenhuma opção resolve o problema de “talvez não haja liquidez para vender participações em sim/não daqui a 5 anos”
      Em geral, se não há liquidez no mercado primário, deve-se presumir que o mercado de derivativos será ainda pior
      Opções não são usadas para encontrar liquidez adicional, e sim para expressar uma visão muito específica
      Como descrito, opções binárias em mercados ilíquidos são especialmente vulneráveis a manipulação de mercado
      Um contrato em que M_2 liquida como “sim” se o preço do “sim” em M_1 estiver acima de 30% é algo que você compra quando realmente quer apostar que o preço passará de 30%, não quer grande lucro adicional se o preço estiver em 90, e não se importa em preservar a maior parte do dinheiro se estiver em 29
    • O valor futuro pode ser compartilhado com toda a humanidade
      Por exemplo, Bill Gates, assim como Warren Buffet, acabará morrendo e doando a maior parte do dinheiro
      Se ele acredita que a fusão nuclear é possível, pode gastar uma quantia significativa em vida mesmo sem recuperar o custo
      O necessário é apenas que os investidores tenham confiança de que esse dinheiro não será desperdiçado
      Pessoalmente, conheço pessoas ricas que, mesmo sabendo do risco de não recuperar o custo, estão apostando uma parte considerável do patrimônio, milhões de dólares, em fusão
    • Não acho que o fato de a liquidação estar distante seja o problema desse mercado
      É como uma ação de empresa que não paga dividendos
      Se você possui ações da Berkshire Hathaway (BRK/A) e não recebe nada na forma de dividendos, o que determina o preço?
      É porque dá para ter confiança de que, em um futuro distante, a empresa terá dinheiro suficiente no banco para pagar dividendos
      Talvez não seja durante a minha vida, mas posso vender para alguém, essa pessoa também pode vender, e no fim alguém receberá os dividendos
      Mercados são tão abstratos que pode haver valor de mercado hoje mesmo que o momento do pagamento esteja infinitamente distante no futuro
    • O problema é como definir “comercialmente bem-sucedida”
      As primeiras usinas de fusão nuclear não serão construídas sem enormes subsídios governamentais
      Governos como o da China veem isso como uma questão estratégica e existencial, e podem pagar quanto for necessário para fazer funcionar
      Porque não querem depender de fornecimento estrangeiro de combustíveis fósseis que os EUA possam bloquear facilmente
    • Nesse ponto, é melhor simplesmente ir a um cassino
      O que o mundo precisa agora não é de mais jogo e especulação inútil
  • Eu não sabia que a Commonwealth Fusion já estava relativamente avançada na construção de uma usina conectada à rede elétrica
    Dá a impressão de que finalmente está acontecendo de verdade, mas não sei bem como eles têm certeza da produção líquida de energia

    • O local onde a “construção está relativamente avançada” é o SPARC, e ele não foi concebido como uma instalação de produção líquida de energia
      Ele deverá abrigar um dispositivo que produzirá o primeiro plasma no ano que vem e tem como meta demonstrar ganho líquido em 2027
      O ARC, anunciado como a primeira instalação de fornecimento de energia líquida conectada à rede, acabou de ter o local escolhido, então ainda é difícil dizer que a obra está muito avançada
      A meta de produção de energia dessa usina é “início da década de 2030”
    • O status é que “a empresa planeja produzir o primeiro plasma em 2026”
      Ainda nem alcançou Q>1, muito menos construiu uma usina real
  • Tenho uma pergunta para quem conhece melhor o setor de fusão nuclear: queria saber qual foi o motivo de o plasma ter parado aos 22 minutos, ou em menos tempo em outros testes
    Eles simplesmente pararam a injeção de energia que mantinha o calor porque já tinham atingido o benchmark?
    Fico curioso se estão perto de um ponto crítico em que, com pequenos ajustes, poderiam passar de 22 minutos para algo essencialmente indefinido

    • Tokamaks precisam de uma rampa de corrente no solenoide central, então em algum momento a tensão acaba
      Dá para reduzir bastante isso, mas o desempenho do plasma cai
      Tradicionalmente, o limite é a capacidade do vaso de vácuo de remover calor
      Esses dispositivos são equipamentos científicos para aprender sobre plasma e melhorar o desempenho de dispositivos futuros
      Reatores reais precisarão de muita engenharia para lidar com a remoção de calor e, se forem inteligentes, talvez até transformem isso em fonte de receita
      A operação pulsada em si não é um grande problema se o ciclo de trabalho for suficientemente alto e houver amortecimento suficiente no fluido refrigerante para manter a turbina girando bem continuamente
  • Tenho acompanhado as notícias sobre nuclear
    Um contexto um pouco mais fácil e divertido está aqui: https://x.com/olshansky/status/1892069988707729614

    • Não clico em x.com
  • Talvez seja relacionado?
    Nuclear fusion: New record set at Chinese reactor EAST https://news.ycombinator.com/item?id=42917662 03-feb-2025
    China's artificial sun burns for 1000 secs, creates record in fusion research https://news.ycombinator.com/item?id=42854306 28-jan-2025

    • Segundo o comunicado, “1.337 segundos: o tempo durante o qual o WEST, um tokamak operado no site do CEA Cadarache, no sul da França, e uma das instalações de tokamak de porte médio do consórcio EUROfusion, manteve o plasma” em 12 de fevereiro
      É uma queima de 1.337 segundos, uma melhora de 25% em relação ao recorde anterior estabelecido pelo EAST, da China, algumas semanas antes
    • Fico curioso para saber quanto esse tipo de competição verdadeiramente internacional, isto é, fora do mesmo “bloco”, afetará os orçamentos e a velocidade do progresso
      Pode ter um efeito parecido com a corrida tecnológica da Guerra Fria, e deve ser uma boa época para os engenheiros
    • Ainda faltam 50 anos...