Sol artificial chinês atinge recorde de densidade de plasma e redefine limites da fusão nuclear

O sol artificial chinês, nome popular do reator EAST, acaba de registrar um avanço que reposiciona o debate sobre a viabilidade comercial da fusão nuclear. Pesquisadores que operam o dispositivo anunciaram a manutenção do plasma em densidades entre 1,3 e 1,65 vezes superiores ao Limite de Greenwald, barreira física considerada até aqui intransponível em tokamaks. O resultado, divulgado na revista Science Advances, foi obtido por meio de um regime de operação pioneiro que combina aquecimento por micro-ondas e controle preciso da pressão do gás combustível.

Entenda o papel do sol artificial chinês na pesquisa de fusão nuclear

O EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) é um reator de pesquisa localizado na China e projetado para testar condições de confinamento magnético necessárias à fusão nuclear. A estrutura reproduz, em escala laboratorial, as mesmas reações que alimentam as estrelas, concentrando íons de hidrogênio em um plasma de temperaturas extremas. Seu apelido, sol artificial chinês, deriva justamente da meta de gerar energia limpa pela fusão de núcleos atômicos, tal como ocorre no interior do Sol.

Limite de Greenwald: o obstáculo superado pelo sol artificial chinês

Desde a formulação do chamado Limite de Greenwald, pesquisadores sabem que a densidade de partículas em um tokamak não pode exceder certo patamar sem que o plasma se torne instável. Quando essa marca é ultrapassada, as bordas se resfriam rapidamente, impurezas metálicas invadem o interior e a descarga colapsa. Esse fenômeno restringe a eficiência de qualquer projeto de fusão, pois densidade, temperatura e tempo de confinamento formam um tripé indivisível definido pelo Critério de Lawson. Se a densidade não sobe, a taxa de reações de fusão permanece baixa, demandando máquinas maiores e mais custosas.

Técnica de aquecimento ECRH: o coração do novo regime livre de densidade

Para evitar o colapso que normalmente acompanha o aumento de densidade, a equipe do EAST empregou o aquecimento por ressonância ciclotrônica de elétrons, conhecido pela sigla ECRH. A técnica direciona micro-ondas capazes de aquecer seletivamente elétrons no plasma logo na fase inicial da descarga. Com isso, a temperatura nas bordas cai de modo controlado, reduzindo o risco de formação de pontos frios que favorecem instabilidades. Paralelamente, a pressão do combustível é ajustada com precisão, assegurando que o gradiente de densidade se distribua de forma mais uniforme pelo volume do plasma.

Interação plasma–parede: como o revestimento de tungstênio contribuiu

Outro fator decisivo foi a forma como as partículas reagiram com o revestimento interno de tungstênio do reator. A teoria recentemente proposta de auto-organização plasma-parede (PWSO) prevê que, ao modular a interação entre íons e o material metálico, é possível minimizar a liberação de átomos pesados no plasma. O EAST demonstrou na prática essa hipótese: ao reduzir impurezas, o sistema permaneceu limpo e quente, preservando a energia requerida para manter as reações. Esse estado, descrito como regime livre de densidade, afasta as perturbações que, historicamente, encerram as descargas prematuramente.

Resultados quantitativos do experimento no sol artificial chinês

De acordo com os dados publicados, o reator sustentou densidades entre 30% e 65% acima do limite clássico sem registrar os picos de instabilidade observados em campanhas anteriores. Esse patamar foi mantido de forma contínua, repetitiva e controlada, validando a robustez do método. Vale lembrar que o mesmo dispositivo já havia estabelecido recorde de duração ao confinar plasma a 100 milhões de graus Celsius por mais de 17 minutos. Ao acrescentar um salto equivalente na densidade de partículas, os pesquisadores avançam no esforço de atender simultaneamente temperatura, densidade e tempo de confinamento — três requisitos fundamentais segundo o Critério de Lawson.

Impacto econômico: por que romper o Limite de Greenwald muda o jogo

Se o Limite de Greenwald continuasse inviolável, reatores comerciais de fusão precisariam ser consideravelmente maiores para compensar a baixa densidade possível. Estruturas gigantescas implicam custos elevados de construção, manutenção e operação. O novo dado de laboratório indica que, ao menos em princípio, é viável obter plasm as mais densos em dispositivos de proporções mais modestas. Isso reduz o volume de material supercondutor, a quantidade de blindagem e até o espaço físico necessário em futuras usinas, aproximando a fusão de um cenário financeiramente competitivo com fontes tradicionais de energia.

Transferência de conhecimento: do EAST para projetos internacionais

Por se basear em princípios físicos e técnicas de controle que não dependem da escala específica do reator, o regime livre de densidade tende a ser aplicável a iniciativas globais, como o ITER em construção na França. Segundo os autores, o mesmo ajuste de aquecimento por micro-ondas e gestão de pressão deve, em tese, permitir que tokamaks maiores alcancem densidades superiores ao que se projetava. A descoberta converte um limite empírico em parâmetro técnico, passível de otimização.

Próximos passos da equipe responsável pelo sol artificial chinês

Co-liderado pelo professor Zhu Ping, o grupo que gerencia o EAST planeja agora aplicar o método em cenários de desempenho ainda mais elevado. A meta declarada consiste em ampliar o tempo de confinamento com densidade alta e, simultaneamente, intensificar o nível de energia injetada no plasma. Para isso, serão feitos ajustes graduais na potência do sistema de micro-ondas e no design dos componentes de tungstênio, sempre buscando o ponto de equilíbrio entre estabilidade e erosão de materiais.

Relevância científica: alinhamento com o Critério de Lawson

O Critério de Lawson estabelece valores mínimos para o produto entre densidade de partículas e tempo de confinamento, a fim de que a energia produzida pela fusão supere a energia investida no aquecimento e na contenção do plasma. Até agora, experiências que alcançavam altas temperaturas geralmente sacrificavam densidade ou duração; quando a densidade subia, a estabilidade caía. O sol artificial chinês mostrou que é possível mover o ponteiro de dois parâmetros ao mesmo tempo, algo considerado indispensável para chegar à fase conhecida como ignição, na qual a reação se torna autossustentável.

Conclusão factual e expectativa

Com a demonstração de que o Limite de Greenwald pode ser superado de modo controlado, o EAST ratifica seu lugar na linha de frente da pesquisa em fusão. O próximo ciclo experimental, conduzido segundo o protocolo já validado, deverá avaliar a repetibilidade do regime em condições de confinamento mais rigorosas. Os resultados dessas novas rodadas indicarão se o avanço pode ser considerado maduro o suficiente para projetos pré-comerciais ou se ajustes adicionais serão necessários.