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Tokamak: diferenças entre revisões

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O tokamak é um potente [[eletroímã]] que produz um [[campo magnético]] [[Toro (topologia)|toroidal]] para o confinamento de [[plasma]] (o quarto [[Estados físicos da matéria|estado físico]] da [[matéria]], que compõe as [[estrela]]s) de isótopos pesados de [[Hidrogénio|hidrogênio]] ([[deutério]] e [[trítio]] especificamente). Em seu interior ocorre uma reação de fusão nuclear cujo objetivo é criar plasma que deve ser contido em um espaço limitado, de forma a não tocar nas paredes internas do reator, tanto para não danificá-lo, quanto para não dissipar a energia do combustível via [[condução térmica]]. O plasma é então contido pelo intenso campo magnético gerado pelo Tokamak.


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O isolamento magnético permite que se alcancem altas [[temperaturas]], impedindo o combustível da reação, os [[isótopo]]s de [[hidrogênio]], de desgastar ou sobreaquecer o reator. O campo magnético tem [[geometria]] toroidal (em forma de [[pneu]]). Este método de contenção do plasma, é conhecido como [[Força de Lorentz#Confinamento magnético|confinamento magnético]].
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Basicamente, o ''Tokamak'' é um potente [[eletroímã]] que produz um [[campo magnético]] [[Toro (topologia)|toroidal]] para o confinamento de [[plasma]] (o quarto [[Estados físicos da matéria|estado físico]] da [[matéria]], que compõe as [[estrela]]s) de isótopos pesados de [[Hidrogénio|hidrogênio]] ([[deutério]] e [[trítio]] especificamente). Em seu interior ocorre uma reação de fusão nuclear cujo objetivo é criar plasma que deve ser contido em um espaço limitado, de forma a não tocar nas paredes internas do reator, tanto para não danificá-lo, quanto para não dissipar a energia do combustível via [[condução térmica]]. O plasma é então contido pelo intenso campo magnético gerado pelo Tokamak.


Existe ainda, outra forma de confinamento do plasma que é o [[confinamento inercial]]. Nesta, um [[laser]] de alta potência bombardeia o [[combustível]] do reator. Isto causa a "implosão" do combustível e o início de uma [[reação em cadeia]], que tem como consequência o início do processo de fusão nuclear.
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O isolamento magnético permite que se alcancem altas [[temperaturas]], impedindo o combustível da reação, os [[isótopo]]s de [[hidrogênio]], de desgastar ou sobreaquecer o reator. O campo magnético tem [[geometria]] ''toroidal'' (em forma de [[pneu]]). Este método de contenção do plasma, é conhecido como ''[[Força de Lorentz#Confinamento magnético|confinamento magnético]]''.


Existe ainda, outra forma de confinamento do plasma que é o ''[[confinamento inercial]]''. Nesta, um [[laser]] de alta potência bombardeia o [[combustível]] do reator. Isto causa a "implosão" do combustível e o início de uma [[reação em cadeia]], que tem como consequência o início do processo de fusão nuclear.
Na natureza há uma terceira forma, o confinamento [[Gravidade|gravitacional]], este impraticável na [[Terra]]. O confinamento gravitacional é a forma como as estrelas contêm o plasma. O [[Sol]], assim como todas as estrelas, é na verdade um reator natural de fusão nuclear.

Na natureza há uma terceira forma, o ''confinamento [[Gravidade|gravitacional]]'', este impraticável na [[Terra]]. O confinamento gravitacional é a forma como as estrelas contêm o plasma. O [[Sol]], assim como todas as estrelas, é na verdade um reator natural de fusão nuclear.


O Tokamak é ainda caracterizado pela [[simetria]] azimutal (rotacional) e pelo uso da corrente de plasma para gerar a componente helicoidal do campo magnético, necessária para um equilíbrio estável.
O Tokamak é ainda caracterizado pela [[simetria]] azimutal (rotacional) e pelo uso da corrente de plasma para gerar a componente helicoidal do campo magnético, necessária para um equilíbrio estável.


Existem pesquisas avançadas em Tokamaks nos [[Estados Unidos]] (que entre outros possui um reator de confinamento inercial, o SHIVA em [[Laboratório Nacional de Los Alamos|Los Alamos]]), na [[Europa]] ([[França]] e [[Inglaterra]]), [[Rússia]] e [[Japão]].
Existem pesquisas avançadas em Tokamaks nos [[Estados Unidos]] (que entre outros possui um reator de confinamento inercial, o SHIVA em [[Laboratório Nacional de Los Alamos|Los Alamos]]), na [[Europa]] ([[França]] e [[Inglaterra]]), [[Rússia]] e [[Japão]].

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== No Brasil ==
== No Brasil ==
No [[Brasil]] há pelo menos três tokamaks de pequeno porte: o ''Tokamak Chauffage Alfvén Brasilien'' (TCABR) no departamentos de Física Aplicada da [[USP]];<ref>G.O. Ludwig; Y. Aso, J.J; Barroso, J.L. Ferreira; R.M.O. Galvão; A. Montes; G.M. Sandonato; M. Ueda, W.P. Sá; A.G. Tuszel; L.C.S. Góes. [http://mtc-m21b.sid.inpe.br/col/sid.inpe.br/mtc-m21b/2015/04.09.11.51/doc/ludwig_the%20proto.pdf ''The Proto-ETA small aspect ratio experiment''. Improving Tokamak Performance through Innovations from Small Fusion Experiments, Proceedings of the IAEA Technical Committee Meeting on Research using Small Tokamaks], Washington, USA, 1990. IAEA Technical Document 604: 159-174, Vienna, 1991. In ''Research using small tokamaks''. Proceedings of a Technical Committee Meeting held in Arlington, Virginia, USA, 27-28 September 1990.</ref> o Tokamak NOVA II; doado pela [[Universidade Estadual de Campinas|Unicamp]] ao laboratório de Plasma do Instituto de Matemática, Estatística e Física (Imef) da [[Universidade Federal do Rio Grande|Universidade Federal do Rio Grande - FURG]], que anteriormente veio da [[Universidade de Kyoto]]; e um terceiro, em formato [[esfera|esférico]], no Laboratório Associado de Plasma do [[INPE]], em [[São José dos Campos]]. Este último é denominado ETE (Experimento Tokamak Esférico).<ref>{{pt}} [http://www.lap.inpe.br/atividadesP_D/fusao/index.php Inpe. Laboratório Associado de Plasmas. Tokamaks Esféricos (fusão)]</ref><ref>{{en}} Ludwig, G.O.; Del Bosco, E.; Ferreira, J.G.; Berni, L.A.; Oliveira, R.M.; Andrade, M.C.R.; Shibata, C.S.; Ueda, M.; Barbosa, L.F.W.; Barroso, J.J., Castro, P.J. & Patire Jr, H.. (2003) [https://dx.doi.org/10.1590/S0103-97332003000400041 Spherical tokamak development in Brazil.] ''Brazilian Journal of Physics'', 33(4), 848-859. </ref><ref>[http://www.investe.sp.gov.br/noticia/inpe-investe-na-area-de-fusao-nuclear/ [[Inpe]] investe na área de fusão nuclear]. Por Silveira , Virgínia. Publicado originalmente em ''[[Valor Econômico]]'', 31 de março de 2010</ref>
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== Em Portugal ==
== Em Portugal ==
Existe em [[Portugal]] um Tokamak de secção circular, ISTTOK.<ref>{{pt}} [http://www.cfn.ist.utl.pt/pt/Prj_Tokamak_main.html Tokamak ISTTOK]</ref> Encontra-se montado e em funcionamento regular desde [[1990]] no Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, situado no campus do [[Instituto Superior Técnico]] em [[Lisboa]]. Com este reator, Portugal integra o projeto [[ITER]]<ref>{{en}} [http://www.iter.org Projecto ITER]</ref> desde [[1998]] e conta também com a colaboração de cientistas brasileiros.
Existe em [[Portugal]] um Tokamak de secção circular, ISTTOK.<ref>{{pt}} [http://www.cfn.ist.utl.pt/pt/Prj_Tokamak_main.html Tokamak ISTTOK]</ref> Encontra-se montado e em funcionamento regular desde [[1990]] no Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, situado no campus do [[Instituto Superior Técnico]] em [[Lisboa]]. Com este reator, Portugal integra o projeto [[ITER]]<ref>{{en}} [http://www.iter.org Projecto ITER]</ref> desde [[1998]] e conta também com a colaboração de cientistas brasileiros.


== {{Ver também}} ==
== Ver também ==
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* [[Fissão nuclear]]
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* {{Link|pt|2=http://www.if.ufrj.br/teaching/fusao/cap3.html |3=IF UFRJ - HISTÓRIA}}
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* {{Link|pt|2=http://www.ita.br/online/2003/noticias03/tokamak/tokamak.htm |3=ITA - Uma forma alternativa e eficiente de geração de energia elétrica}}
* {{Link|pt|2=http://www.ita.br/online/2003/noticias03/tokamak/tokamak.htm |3=ITA - Uma forma alternativa e eficiente de geração de energia elétrica}}
* {{Link|pt|2=http://www.cfn.ist.utl.pt |3=Centro de Fusão Nuclear}}
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=== Vídeos ===
=== Vídeos ===
* [http://wn.com/fusi%C3%B3n_nuclear_-_la_energ%C3%ADa_inagotable_proyecto_iter_tokamak World News] - Fusión Nuclear - La energía inagotable. Proyecto ITER. Tokamak. {{es}} Página visitada em 3 de fevereiro de 2016.
* [http://wn.com/fusi%C3%B3n_nuclear_-_la_energ%C3%ADa_inagotable_proyecto_iter_tokamak World News] - Fusión Nuclear - La energía inagotable. Proyecto ITER. Tokamak. {{es}} Página visitada em 3 de fevereiro de 2016.

Revisão das 18h26min de 19 de março de 2019

Tokamak
Tipo
fusion reactor (d)
Características
Forma
Descoberto
Descobridores

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Tokamak (em russo: Токамак) é um reator experimental de fusão nuclear. Serve para estudar plasmas de alta temperatura que são mantidos confinados por campos magnéticos intensos. O objetivo final da pesquisa nesta área é viabilizar, no futuro, a construção de reatores nucleares de fusão, onde núcleos de deutério e trítio possam se unir, liberando uma grande quantidade de energia que servirá para aquecer água, gerar vapor e assim mover uma turbina, acoplada a um gerador elétrico. A pesquisa em tokamaks, portanto, está ligada à procura de fontes alternativas de energia para a produção de eletricidade.[1]

O termo tokamak é uma transliteração da palavra russa Токамак que por si só é um acrônimo das palavras: "тороидальная камера с магнитными катушками" (toroidal'naya kamera s magnitnymi katushkami) — câmara toroidal magnética.

Foi inventado na década de 1950 pelos físicos soviéticos Igor Tamm e Andrei Sakharov (que foram inspirados por ideia original de Oleg Lavrentiev).[2]

Funcionamento

Campos magnético e de plasma gerados por um Tokamak.

O tokamak é um potente eletroímã que produz um campo magnético toroidal para o confinamento de plasma (o quarto estado físico da matéria, que compõe as estrelas) de isótopos pesados de hidrogênio (deutério e trítio especificamente). Em seu interior ocorre uma reação de fusão nuclear cujo objetivo é criar plasma que deve ser contido em um espaço limitado, de forma a não tocar nas paredes internas do reator, tanto para não danificá-lo, quanto para não dissipar a energia do combustível via condução térmica. O plasma é então contido pelo intenso campo magnético gerado pelo Tokamak.

O isolamento magnético permite que se alcancem altas temperaturas, impedindo o combustível da reação, os isótopos de hidrogênio, de desgastar ou sobreaquecer o reator. O campo magnético tem geometria toroidal (em forma de pneu). Este método de contenção do plasma, é conhecido como confinamento magnético.

Existe ainda, outra forma de confinamento do plasma que é o confinamento inercial. Nesta, um laser de alta potência bombardeia o combustível do reator. Isto causa a "implosão" do combustível e o início de uma reação em cadeia, que tem como consequência o início do processo de fusão nuclear.

Na natureza há uma terceira forma, o confinamento gravitacional, este impraticável na Terra. O confinamento gravitacional é a forma como as estrelas contêm o plasma. O Sol, assim como todas as estrelas, é na verdade um reator natural de fusão nuclear.

O Tokamak é ainda caracterizado pela simetria azimutal (rotacional) e pelo uso da corrente de plasma para gerar a componente helicoidal do campo magnético, necessária para um equilíbrio estável.

Existem pesquisas avançadas em Tokamaks nos Estados Unidos (que entre outros possui um reator de confinamento inercial, o SHIVA em Los Alamos), na Europa (França e Inglaterra), Rússia e Japão.

No Brasil

No Brasil há pelo menos três tokamaks de pequeno porte: o Tokamak Chauffage Alfvén Brasilien (TCABR) no departamentos de Física Aplicada da USP;[3] o Tokamak NOVA II; doado pela Unicamp ao laboratório de Plasma do Instituto de Matemática, Estatística e Física (Imef) da Universidade Federal do Rio Grande - FURG, que anteriormente veio da Universidade de Kyoto; e um terceiro, em formato esférico, no Laboratório Associado de Plasma do INPE, em São José dos Campos. Este último é denominado ETE (Experimento Tokamak Esférico).[4][5][6]

Em Portugal

Existe em Portugal um Tokamak de secção circular, ISTTOK.[7] Encontra-se montado e em funcionamento regular desde 1990 no Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, situado no campus do Instituto Superior Técnico em Lisboa. Com este reator, Portugal integra o projeto ITER[8] desde 1998 e conta também com a colaboração de cientistas brasileiros.

Ver também

Referências
  1. ↑ Tolamak. Instituto de Física da Universidade de São Paulo.
  2. ↑ (em russo) Bondarenko BD: "O papel desempenhado por Lavrentiev na formulação do problema e no início da investigação da fusão nuclear controlada na física da URSS." Uspekhi Fizicheskikh Nauk. Fizicheskiy Institut im. P.N. Lebedeva Rossiyskoy Akademii Nauk (Avanços nas Ciências Físicas; Instituto de Física P.N. Lebedev da Academia Russa de Ciências).
  3. ↑ G.O. Ludwig; Y. Aso, J.J; Barroso, J.L. Ferreira; R.M.O. Galvão; A. Montes; G.M. Sandonato; M. Ueda, W.P. Sá; A.G. Tuszel; L.C.S. Góes. The Proto-ETA small aspect ratio experiment. Improving Tokamak Performance through Innovations from Small Fusion Experiments, Proceedings of the IAEA Technical Committee Meeting on Research using Small Tokamaks, Washington, USA, 1990. IAEA Technical Document 604: 159-174, Vienna, 1991. In Research using small tokamaks. Proceedings of a Technical Committee Meeting held in Arlington, Virginia, USA, 27-28 September 1990.
  4. ↑ (em português) Inpe. Laboratório Associado de Plasmas. Tokamaks Esféricos (fusão)
  5. ↑ (em inglês) Ludwig, G.O.; Del Bosco, E.; Ferreira, J.G.; Berni, L.A.; Oliveira, R.M.; Andrade, M.C.R.; Shibata, C.S.; Ueda, M.; Barbosa, L.F.W.; Barroso, J.J., Castro, P.J. & Patire Jr, H.. (2003) Spherical tokamak development in Brazil. Brazilian Journal of Physics, 33(4), 848-859.
  6. ↑ Inpe investe na área de fusão nuclear. Por Silveira , Virgínia. Publicado originalmente em Valor Econômico, 31 de março de 2010
  7. ↑ (em português) Tokamak ISTTOK
  8. ↑ (em inglês) Projecto ITER

Ligações externas

O Commons possui uma categoria com imagens e outros ficheiros sobre Tokamak

Vídeos

  • World News - Fusión Nuclear - La energía inagotable. Proyecto ITER. Tokamak. (em castelhano) Página visitada em 3 de fevereiro de 2016.
  • World News - Nuclear Fusion - Tokamak VS Stellarator. (em inglês) Página visitada em 3 de fevereiro de 2016.
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