Cientistas acabaram de superar um grande obstáculo na pesquisa de fusão nuclear
A fusão pode ser uma fonte ideal de energia livre de carbono - se os cientistas puderem superar os obstáculos da engenharia
A energia de fusão há muito tempo é o Santo Graal da energia alternativa. Embora não seja indiscutivelmente uma “renovável” – pelo menos quando comparada à energia solar, eólica ou hidrelétrica – a fusão é uma fonte incrivelmente rica em energia que ocuparia muito menos espaço do que essas outras fontes e requer apenas uma quantidade comparativamente pequena de isótopos de hidrogênio pesado como sua fonte de combustível. A fusão é a fonte de energia do Sol e, portanto, indiretamente de toda a vida na Terra; e embora os humanos tenham conseguido dominar o poder da fusão em reações descontroladas, como bombas de hidrogênio, aproveitá-lo em pequena escala provou ser difícil – em parte por causa das altas energias e da engenharia complexa necessária para conter e miniaturizar tal alta pressão, alta – reações de aquecimento.
No entanto, a ciência fez um movimento para resolver esses problemas no início deste mês, quando um experimento de fusão no National Ignition Facility (NIF) do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) rendeu mais de 1,3 megajoules (MJ) de energia. Ao focalizar a luz laser do NIF (que abrange mais de três campos de futebol) em um alvo do tamanho de um BB, os pesquisadores do laboratório da Califórnia geraram mais de 10 quatrilhões de watts de potência de fusão em um intervalo de minúsculas frações de segundo. Os resultados podem ser usados para melhor desenvolver tecnologias futuras que produzam fusão.
Então, o que é exatamente energia de fusão? O conceito subjacente é direto: se você fundir os núcleos de dois átomos leves em altas temperaturas, eles produzem mais energia do que foi investido na ação. Isso não apenas cria energia na forma de calor (que pode ser aproveitada e convertida em eletricidade), mas o faz por meio de um processo seguro que não produz grandes quantidades de resíduos perigosos, ao contrário da fissão nuclear. Se não fosse pelo fato de que todo material conhecido na Terra derreteria nas condições necessárias para que a fusão funcionasse, poderia ser a solução para nossos problemas de energia.
Infelizmente, a Terra não possui essas substâncias necessárias. Isso significa que todas as tentativas de fusão devem ocorrer em reatores massivos, onde ímãs supercondutores criam um vácuo que confina o combustível de plasma superaquecido em um anel que nunca toca as paredes. É preciso muito dinheiro para construir instalações que possam replicar as condições que levam à fusão nos centros das estrelas, e ainda mais para desenvolver adequadamente nossa tecnologia existente a um ponto em que a fusão possa produzir a maior parte da energia mundial.
Talvez o exemplo mais famoso de tokamak (a máquina em forma de rosca que serve como um reator de fusão) seja o ITER, que significa “o caminho” em latim, uma instalação científica internacional (35 países investiram nela) localizada no sul da França. O multibilionário ITER espera ser a primeira prova de conceito de um reator de fusão confinado viável, abrindo caminho para usinas de energia comerciais; pesquisas como a conduzida no Lawrence Livermore Labs ajudam a contribuir para o sucesso do ITER.
Embora os cientistas tenham sonhado por muito tempo com um futuro em que a fusão pudesse ajudar a fornecer energia ao planeta, tal objetivo, até agora, escapou à humanidade.
“Isso é realmente incrivelmente empolgante”, disse o Dr. Arthur Turrell, físico de plasma e autor de “Os Construtores Estelares: Fusão Nuclear e a Corrida para Energizar o Planeta “. Turrell disse que a National Ignition Facility melhorou sua capacidade de aproveitar mais energia produzida do que investida em reações de fusão de 3% para 70% desde 2018. Notavelmente, as reações de fusão consomem uma quantidade enorme de energia para iniciar; o objetivo dos pesquisadores, claramente, é gerar mais energia do que o necessário para iniciar tais reações – em outras palavras, atingir o “ganho de energia”, explicou Turrell. Os resultados do NIF significam que os cientistas estão se movendo na direção certa e podem um dia “quebrar a barreira” que impede que essa tecnologia seja efetivamente comercializada.
“Obter acesso experimental à queima termonuclear em laboratório é o culminar de décadas de trabalho científico e tecnológico que se estende por quase 50 anos”, disse Thomas Mason, que dirige o Laboratório Nacional de Los Alamos que ajudou no projeto, em um comunicado à imprensa. “Isso permite experimentos que irão verificar a teoria e simulação no regime de alta densidade de energia com mais rigor do que nunca e possibilitará conquistas fundamentais em ciência aplicada e engenharia.”
Turrell diz que o NIF foi auxiliado por uma engenharia muito inteligente.
“O NIF opera em um nível que está acima dos limites de dano para as cerca de 30.000 óticas delicadas que orientam e focam o feixe de laser em seu alvo final”, disse Turrell a Salon. “Cada vez que ele dispara, ele quebra um pouco algumas das óticas, mas eles criaram um sistema onde essas óticas são continuamente reparadas por máquinas de algoritmos de aprendizagem. É assim que eles podem operar acima do limite de dano.”
Quando esse dia chegar, não será um momento muito cedo.
“Por muito tempo, as pessoas disseram que o ganho de energia das reações de fusão demoraria 30 anos”, disse Turrell a Salon. “Isso mostra que estamos incrivelmente próximos. Isso é realmente oportuno para o planeta. Recebemos o relatório do IPCC na semana passada, então o mundo precisa desesperadamente de fontes de energia livres de carbono.”