O Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN), o Instituto Superior Técnico e a Proxima Fusion, empresa nascida  (Alemanha), assinaram um acordo de cooperação para trabalharem em conjunto na otimização do stellarator, uma classe de dispositivos que possuem um potencial elevado para confinamento de plasma de longa duração.

A equipa do Técnico recorre a métodos numéricos sofisticados e abordagens algorítmicas inovadoras para impulsionar o design de configurações otimizadas de bobinas magnéticas e geometrias de plasma. O foco desta parceria inclui a exploração e aplicação de loops de otimização rápida e técnicas inspiradas em machine learning (aprendizagem automática) – ferramentas de ponta que provavelmente moldarão o futuro da energia de fusão.

Rogério Jorge, professor do Instituto Superior Técnico, a participar no projeto, considera que este “é um passo em direção a um futuro de energia sustentável”. A corrida para comercializar a energia de fusão é crítica porque, como fonte de energia, esta é neutra em carbono e, potencialmente, quase ilimitada. Isto, porque os reatores de fusão recorrem a isótopos de hidrogénio e lítio como combustível.

Ao contrário dos reatores convencionais, baseados em fissão nuclear, a energia de fusão também evita a criação de resíduos nucleares de alto nível e longa duração, bem como os riscos de segurança associados.

O co-fundador e responsável de operações da Proxima Fusion, Lucio Milanese, afirma que “a parceria com o Instituto Superior Técnico permitirá integrar técnicas avançadas de computação nos projetos” o que trará “maior eficiência e precisão”, aos mesmos.

Stellarators: aproveitar o potencial da energia de fusão

Os stellarators, quando comparados aos tokamaks (outros dispositivos para o confinamento de plasmas) mais convencionais, apresentam a vantagem de manterem o confinamento de plasma sem necessitarem de uma corrente de plasma. Isto significa que os reatores de fusão baseados em stellarators podem funcionar continuamente, com ganhos operacionais e comerciais significativos. No entanto, a complexidade dos stellarators – configurações de campo magnético complexas e não simétricas – apresenta desafios de otimização substanciais.

A otimização computacional desempenha um papel crítico no refinamento dessas configurações para maximizar a estabilidade do plasma e minimizar as perdas, dois fatores cruciais para tornar a fusão uma fonte de energia eficaz para a humanidade. As técnicas avançadas de otimização são uma ferramenta eficaz para obter melhorias rápidas e iterativas nos projetos de stellarator.

Ao avaliar e aprender rapidamente com milhares de potenciais geometrias de bobina e configurações de campo magnético, estas técnicas impulsionam o desenvolvimento de projetos de stellarator que atingem um desempenho ideal. Esta otimização ajuda também a reduzir os desafios de engenharia associados à fabricação e manutenção de bobinas. Desta forma, os stellarators tornam-se mais práticos para aplicações comerciais. O resultado final é um stellarator que permitirá chegar mais perto de aproveitar o imenso potencial da energia de fusão.