em delimitaçãonão avaliadohorizonte Década de 2040lacuna crítica aberta
Uma usina que produz eletricidade líquida a partir da fusão nuclear, o que primeiro exige um alvo de combustível de fusão ou um plasma que libere várias vezes mais energia do que recebe.
Escopo
Dentro: usinas de fusão deutério-trítio, por confinamento inercial (alvos acionados por laser) ou por confinamento magnético (tokamaks e stellarators). Fora: fissão e híbridos fissão-fusão. O suprimento de combustível é energy/tritium-breeding; os ímãs são materials/low-cost-hts-conductor.
Maturidade
não avaliado
Contribui para
Energia limpa e acessível, Ação contra a mudança global do clima
Ganho científico (Q_sci) principalfaltam 1,8 ordens de grandeza
Energia de fusão liberada dividida pela energia de aquecimento absorvida pelo plasma ou, no confinamento inercial, pela energia do driver entregue ao alvo (o ganho do alvo). O ponto de equilíbrio científico é Q_sci = 1; ele deixa de fora a energia retirada da rede para operar os drivers, o aquecimento e os ímãs. Quanto maior, melhor.
Atual (2022-12-05)1,5
Meta100
Limite–
Condições. Confinamento inercial de acionamento indireto, energia de laser entregue ao alvo, breakeven científico.
Por que esta meta. O requisito de alto ganho para uma usina de energia de fusão inercial: uma razão entre o rendimento de nêutrons e a energia de laser incidente de cerca de 100 (goncharov2025laser), afirmado de forma independente como ganhos acima de 100 necessários para uma usina de fusão a laser (mcgeoch2025development). O ganho precisa cobrir a eficiência na tomada do driver, a conversão térmica-elétrica e a potência recirculada ao driver, e ainda deixar a maior parte da produção para a rede.
Ganho de cerca de 100 nas taxas de repetição de uma usina
críticaincógnita científicacamada: princípioativa
O recorde de ganho do alvo é 1,5, de um único disparo na National Ignition Facility. Uma usina precisa de um ganho de cerca de 100, o que por sua vez exige uma alta fração da energia do laser acoplada ao alvo e o controle dos mecanismos de perda das instabilidades laser-plasma. Lasers de banda larga são promissores contra essas instabilidades, e simulações preveem ganhos acima de 100 com menos de 1 MJ de energia de laser de fluoreto de argônio em acionamento direto, ainda sem experimento com esse ganho.
Condutor supercondutor de alta temperatura de baixo custoProjetos compactos de confinamento magnético precisam de campos acima de 18-20 T, para os quais os supercondutores de alta temperatura são a tecnologia habilitadora, e seu custo e complexidade são grande parte do núcleo do reator.
Regeneração de trítioUsinas de deutério-trítio precisam regenerar o próprio trítio; o suprimento natural é desprezível.