thumb|Interior da câmara de vácuo do LHD com suas bobinas supercondutoras O (LHD, do inglês Large Helical Device) foi um grande dispositivo de pesquisa de plasma por confinamento magnético do tipo heliotron/stellarator construído pelo Instituto Nacional de Ciência da Fusão (NIFS), parte do Instituto Nacional de Ciências Naturais. Foi o segundo maior stellarator supercondutor do mundo, atrás apenas do Wendelstein 7-X (Alemanha).
Utilizando a configuração heliotron desenvolvida originalmente no Japão, o LHD alcançou a sustentação de plasma por um período contínuo de até 3.900 segundos (65 minutos), encerrado manualmente apenas por limitações do sistema de coleta de dados, além de um plasma de alta densidade de (10 vezes a condição necessária para a fusão nuclear). A temperatura do plasma atingiu 120 milhões de graus Celsius durante os experimentos com deutério iniciados em março de 2017.
História Julho de 1987: Aquisição de aproximadamente 470 mil metros quadrados de terreno na cidade de Toki, província de Gifu, e finalização do projeto original. 1989: Fundação do Instituto Nacional de Ciência da Fusão (NIFS). 1990: Início da construção das instalações experimentais e do prédio de pesquisa. Dezembro de 1997: Conclusão da estrutura principal do dispositivo LHD. 31 de março de 1998: Sucesso na ignição do primeiro plasma (first plasma). 1999: Aplicação de injeção de feixe de neutros (NBI) de 3 MW, alcançando um produto triplo de fusão de sob campo magnético de 1,5 T. 2005: Conquista do tempo recorde de sustentação de plasma por 3.900 segundos (65 minutos) com aquecimento ECH de 110 kW. 2006: Adição de um novo sistema de subresfriamento de hélio para as bobinas helicoidais, o que permitiu campanhas contínuas operando com correntes elétricas de até 11,83 kA. 10 de novembro de 2010: Os experimentos do LHD atingem a marca de 100.000 disparos (shots). Março de 2017: Início dos experimentos com deutério. 2020: Sucesso na geração de plasma atingindo 100 milhões de graus tanto para a temperatura dos elétrons quanto dos íons. Dezembro de 2022: Encerramento da fase de experimentos com deutério. 2023: Início da operação como plataforma de pesquisa acadêmica LHD. 23 de dezembro de 2025: Os experimentos do LHD atingem a marca histórica de 200.000 disparos. 25 de dezembro de 2025: Conclusão oficial das operações experimentais do LHD após mais de 27 anos de operação.
Componentes e especificações Estrutura principal: Câmara de vácuo do plasma Bobinas de campo magnético supercondutoras (bobinas helicoidais e poloidais) Câmara de vácuo com isolamento térmico (bell jar) Estrutura de suporte
Dimensões: Altura (incluindo aberturas de portas): 9,1 m Diâmetro: 13,5 m Peso total: Aprox. 1.500 t (seção resfriada: aprox. 850 t) Prédio principal: 97 m de comprimento, 130 m de largura, aprox. 50 m de altura
(Curiosidade: A porta da entrada de carga ao norte do edifício pesa 720 t e é registrada pelo Guinness World Records como a porta mais pesada do mundo)
Tecnologia e dispositivos periféricos Para criar o campo magnético de confinamento do plasma, são instaladas bobinas helicoidais e poloidais supercondutoras. O LHD foi o primeiro dispositivo experimental de fusão por confinamento magnético do mundo a adotá-las como sistema principal de bobinas. Para elevar a temperatura do plasma, são utilizados três métodos complementares: Injeção de Feixe de Neutros (NBI), Aquecimento por Ressonância Ciclotrônica Iônica (ICRF) e Aquecimento por Ressonância Ciclotrônica de Elétrons (ECH). O dispositivo conta com um divertor helicoidal, capaz de alterar localmente o campo magnético e modificar o tamanho da camada estocástica (localizada entre o volume de plasma confinado e as linhas de campo do divertor). Isso torna o LHD uma referência fundamental para pesquisas sobre controle de plasma de borda, transporte e exaustão de calor/partículas em reatores da classe heliotron/stellarator. Os dados obtidos no LHD foram essenciais para dar suporte ao projeto de reatores do tipo tokamak, como o ITER e o JT-60SA.
Outros aspectos thumb|Estrutura em corte transversal do LHD
Contexto e pesquisas estaduais No desenvolvimento de reatores de fusão nuclear, o LHD enquadra-se na categoria de reator de pesquisa, servindo de ponte conceitual para futuras fases como reatores experimentais (ex: ITER) e de demonstração comercial (DEMO). Embora a rota tokamak seja atualmente a mais avançada para aplicação comercial, o Japão mantém pesquisas ativas nas rotas de confinamento inercial (Universidade de Osaka) e tipo helicoidal (NIFS) para diversificação tecnológica.
Dispositivo helicoidal secundário Além do LHD, o NIFS operava o CHS (Compact Helical System), um dispositivo de médio porte voltado para estudos fundamentais de física de plasma.
Segurança e operação O sistema possui gerenciamento rigoroso para controle de correntes elevadas, testes de resistência a ataques cibernéticos e paralisação automática segura (diferente da fissão nuclear, a reação apaga-se naturalmente ao interromper os sistemas, sem risco de fusão do núcleo ou reação em cadeia).
Experimentos com deutério e segurança ambiental Os experimentos com deutério iniciaram-se em março de 2017 mediante reuniões e acordos explicativos com as comunidades das cidades vizinhas (Tajimi, Toki e Mizunami). A reação D-D gera uma quantidade vestigial de nêutrons rápidos (retidos pela espessa blindagem do prédio) e traços de trítio. Para evitar emissões, foi instalado um sistema especializado de exaustão e destritiação (exhaust detritiation system) para filtrar os gases residuais. Experimentos com trítio como combustível direto jamais foram planejados no LHD.
Ver também Energia de fusão Fusão nuclear Instituto Nacional de Ciência da Fusão ITER Stellarator Wendelstein 7-X
Ligações externas Página Oficial do Large Helical Device (em inglês)
Categoria:Física nuclear Categoria:Plasma Categoria:Reatores de fusão Categoria:Confinamento magnético Categoria:Stellarators