O desafio da investigação em fusão é a produção de energia elétrica a partir da fusão nuclear por confinamento magnético num período de tempo razoável. O ITER (www.iter.org) será a maior central elétrica de fusão nuclear do mundo, concebida para demonstrar a viabilidade científica e técnica da energia de fusão para fins energéticos. A investigação sobre fusão tem por objetivo desenvolver um protótipo de uma central elétrica de fusão segura e fiável, ambientalmente responsável e economicamente viável. A fusão tem a capacidade de produzir energia em grande escala, utilizando combustíveis abundantes, sem emissões de dióxido de carbono ou de outros gases de efeito estufa. Os avanços científicos possibilitados pelo ITER irão melhorar consideravelmente a capacidade de prever o comportamento de plasmas em combustão em futuros reatores. Mas para se tornar económica, a energia de fusão exigirá avanços além da construção do ITER, sendo necessário desenvolver a engenharia e a tecnologia de primeira geração de reatores de fusão. O ITER é um passo importante na construção destas primeiras centrais de elétricas de fusão.

A participação Portuguesa na construção do ITER, através do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN), incide em i) Controlo e aquisição de dados para experiências de fusão e de I & D de longa duração, de elevada disponibilidade e fiabilidade; ii) manipulação remota e iii) desenvolvimento de diagnósticos (em especial diagnósticos de microondas). Estas são áreas de reconhecida experiência por parte dos investigadores do IPFN. Todas as atividades são realizadas através do programa European Joint Undertaking for ITER e de candidaturas ao F4E – Fusion for Energy ou ainda de concursos internacionais realizados pelo ITER International. O valor total ganho pelo IPFN em contratos e bolsas foi superior a 11 milhões de euros.

O consórcio liderado pelo IPFN, onde se inserem o CIEMAT (Espanha) e o IFP-CNR (Itália), foi premiado com uma bolsa de 8,5 milhões e meio de euros para o desenvolvimento de um reflectómetro para controlo da posição do plasma do ITER. O contrato abrange I&D (incluindo protótipos de linhas de transmissão e eletrónica de microondas), engenharia, apoio à qualidade e gestão, e o desenvolvimento do diagnóstico desde as especificações funcionais até um desenho final aprovado para construção e apoio ao projecto de construção de todos os componentes incluindo os sistemas de controlo e aquisição de dados. A atribuição deste contrato ao IPFN resulta do reconhecimento do trabalho desenvolvido pela unidade de investigação ao longo dos anos e da demonstração com sucesso de um sistema similar na máquina de Fusão nuclear alemã, ASDEX-Upgrade, que deu origem a uma publicação listada no top10 de 2012 pela revista Nuclear Fusion.

Adicionalmente, o IPFN contribuiu para o desenvolvimento de um diagnóstico de micro-ondas, baseado na técnica de Espalhamento de Thomson Colectivo, contrato liderado pela Universidade Técnica da Dinamarca (DTU), com um financiamento para o Técnico de aproximadamente 3,5 milhões de euros. Apesar da reconhecida excelência do IPFN, estes projetos exigirão ainda o desenvolvimento de novas competências, consideradas essenciais no quadro do programa Europeu de fusão, nas áreas da neutrónica (em colaboração com Centro de Ciências e Tecnologias Nucleares), análise termomecânica, engenharia de componentes, integração de sistemas, RAMI, robótica móvel e processamento de sinais.

Na área do controlo e aquisição de dados, o IPFN liderou um consórcio com o CIEMAT e a Universidade Politécnica de Madrid (Espanha), tendo por objetivo o desenvolvimento de soluções inovadoras para o protótipo de um sistema de controlo rápido de transmissão e aquisição de dados do ITER. O contrato, de dois anos e valor aproximando de 1,5 milhões de euros, contribuiu para um esforço de padronização dos processadores mais rápidos, tendo resultado na edição do ITER Plant Control Design Handbook, do qual foram publicados cerca de vinte artigos em revistas da especialidade. O IPFN presta serviços de consultoria à F4E, através de um contrato liderado pela INDRA no valor de aproximadamente meio milhão de euros, na área de Sistemas e Engenharia de Instrumentação.

Na área da manipulação remota, o IPFN lidera duas bolsas F4E em consórcio (CIEMAT/ASTRIUM e ASTRIUM) no âmbito da fiabilidade e estudos logísticos para o funcionamento nominal do Cask Transfer System (CTS) em edifícios do ITER (Tokamak e edifícios das células quentes). Os resultados foram cruciais para a construção do edifício Tokamak. Foi desenvolvido e testado um software de aplicação para otimização das trajetórias do CTS no interior dos edifícios. Estes trabalhos de manipulação remota resultaram num significativo número de publicações e colaborações com diversos grupos da União Europeia. Está atualmente em fase de avaliação a proteção da propriedade intelectual para a implementação de um sistema para controlo omnidireccional de rodas.

As atividades do IPFN estão ligadas a programas ambiciosos e de grande impacto, não apenas em fusão nuclear mas também na área de lasers intensos e tecnologias de plasma, cujo trabalho inovador tem sido amplamente reconhecido. Através de uma procura de competências por todo o país, o IPFN tem criado grupos de trabalho com a multidisciplinaridade exigida, aptos a participar em projetos ambiciosos e de grande escala na área da física.