110 Histórias, 110 Objectos: o tokamak do Técnico
O podcast 110 Histórias, 110 Objectos, do Instituto Superior Técnico, é um dos parceiros da Rede PÚBLICO.
No podcast 110 Histórias, 110 Objectos, um dos parceiros da Rede PÚBLICO, percorremos os 110 anos de história do Instituto Superior Técnico (IST) através dos seus objectos do passado, do presente e do futuro. Neste regresso das férias, no episódio n.º 11 do podcast, conhecemos o ISTTOK, o tokamak do IST.
Criar uma fonte de energia segura reproduzindo na terra o processo que alimenta as estrelas começou por parecer um sonho e tornou-se num dos grandes desafios da física experimental dos nossos dias - mas pode transformar-se em realidade dentro de algumas décadas. Estamos no domínio dos plasmas e da fusão nuclear, área em que o IST tem uma forte presença através dos seus investigadores e, em particular, com as experiências feitas no seu tokamak, um instrumento que tenta ajudar a concretizar esse objectivo. Como é que isso funciona?
“Para conseguirmos fazer reacções de fusão nuclear, precisamos de temperaturas muito elevadas, na ordem dos 100 milhões de graus Kelvin. O que fazemos é usar campos magnéticos para conseguir comprimir um gás ionizado (que chamamos de plasma) até atingir essas temperaturas”, explica Carlos Silva, professor e investigador do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN) e do departamento de física (DF) do IST. É aí que também entra o tokamak (palavra que deriva do russo e acrónimo de “câmara de vácuo toroidal”), um “equipamento científico usado para confinar este gás a essas temperaturas idênticas ou superiores ao que acontece nas estrelas, em particular no nosso sol”.
Dentro do tokamak do IST, um instrumento em forma de donut com cerca de um metro de diâmetro, com um núcleo de ferro que pesa cerca de uma tonelada, tudo é calor mas também silêncio - a fusão nuclear contém-se num ambiente de vácuo e silêncio. Apenas a mecânica do instrumento é audível, não o campo magnético. Esses campos magnéticos e eléctricos aceleram os iões e os electrões do plasma até atingirem as temperaturas que são necessárias para a fusão. “São plasmas que têm muitas colisões e também transferem energia de umas para as outras, através das colisões. No nosso tokamak, que aquecemos de uma forma muito especial, com campos eléctricos, aceleramos principalmente os electrões. Ao colidirem com os iões vão transferir-lhes a sua energia. Imaginem uma rua com muita gente e toda a gente aos encontrões e uma pessoa a correr através dessa rua vai ter que travar por encontrões e transferir a sua energia para os outros”, explica Carlos Silva.
Neste tokamak, primeiro e único em Portugal e baptizado com o nome de ISTTOK, não ocorre propriamente fusão nuclear ainda, o que não anula a sua importância para a investigação na área. “Muitas vezes a nossa máquina permite testar conceitos que, devido à sua flexibilidade, por ser uma máquina barata de operar, de alguma forma extremamente flexível, permite projectar uma experiência hoje e estar a fazê-la em pouco tempo. Em grandes máquinas, estes projectos chegam a demorar a demorar anos”, explica Horácio Fernandes, também do IPFN/DF.
O tokamak do IST foi criado em Grenoble (França), esteve em Utrecht (Países Baixos) e veio para Portugal no final dos anos 80. “O ISTTOK permitiu não só criar um novo capítulo na história da engenharia e da física da fusão nuclear em Portugal, mas também desenvolver diagnósticos que depois exportamos para outras máquinas. Fomos buscá-lo e tivemos que aprender imensa coisa. Um tokamak precisa de um sistema de vácuo, de um sistema de controlo que é electrónico, de diagnósticos, precisa de uma equipa grande que não tínhamos. Tivemos que ir aos outros departamentos pedir ajuda e assim se conseguiu consolidar e criar uma equipa de investigação. Fizemos cá todos os sistemas de potência e adaptação da máquina às experiências que queríamos fazer, foi um processo que durou cerca de quatro anos”, conta Horácio Fernandes. “Mesmo os professores catedráticos também tiveram que apertar parafusos na máquina”, brinca.
O tokamak do IST assume-se também como um pilar da formação experimental. “Já muito poucas máquinas com a dimensão do ISTTOK permitem ensinar no seu todo. Os alunos poucas vezes têm oportunidade de ver um tokamak no seu todo e normalmente só trabalham com uma parte relacionada com a física ou com a engenharia, os subsistemas da máquina. Temos recebido no IST alunos de todo o mundo para trabalhar com o tokamak. Estamos também activamente a contribuir com as pessoas que formamos cá”, defende Horácio Fernandes.
Quanto ao futuro da investigação nesta área, o caminho para reproduzir a energia das estrelas na Terra passará por grandes projectos internacionais. “Para sermos relevantes do ponto de vista de investigação, o que entendemos é que temos que investir mais na cooperação para um reactor internacional, como acontece no ITER [International Thermonuclear Experimental Reactor], por exemplo “, complementa.
O podcast 110 Histórias, 110 Objectos é um dos parceiros da Rede PÚBLICO. É um programa do Instituto Superior Técnico com realização de Marco António (366 ideias) e colaboração da equipa do IST composta por Filipa Soares, Sílvio Mendes, Débora Rodrigues, Patrícia Guerreiro, Leandro Contreras, Pedro Garvão Pereira e Joana Lobo Antunes.
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