Novo Recorde na Fusão Nuclear

China bate recorde com EAST mais uma vez

A equipe de pesquisadores do Instituto Hefei de Ciências Físicas da Academia Chinesa de Ciências, em Pequim, anunciou que o “sol artificial chinês” ou “segundo sol chinês”, composto pelo reator de fusão nuclear EAST (Tokamak Supercondutor Avançado Experimental) bateu o recorde de tempo de operação, chegando a uma temperatura muito maior que a do núcleo do sol por 1056 segundos (pouco mais de 17 minutos). 

Fusão nuclear x Fissão nuclear

O reator de fusão EAST foi capaz de replicar, de forma parcial, o processo de fusão nuclear natural do Sol. E quebrar o recorde atual (que era dele mesmo). Veja bem, o reator realiza fusão nuclear, não fissão nuclear, que é outro tipo de processo de geração de energia, realizado em usinas nucleares.

A palavra fissão significa uma quebra ou divisão. Assim, a fissão nuclear corresponde à partição de um núcleo atômico pesado e instável, originando dois núcleos atômicos médios.

Já o experimento em questão tem uma premissa bastante simples: imitar as reações no interior das estrelas, que usam da fusão para produzir luz e calor. Por fusão, entende uma vibração de átomos tão intensa que faz com que seus núcleos se fundam. No Sol, isso é feito com hidrogênio, que dá origem ao hélio, que é mais leve que seus átomos progenitores. A diferença de massa vira energia térmica, liberada pela estrela no espaço.

Esse processo vem sendo estudado por cientistas há décadas, que anseiam em replicá-lo em estruturas conhecidas como “Tokamak”. No caso do experimento chinês, ao invés de hidrogênio, os cientistas apostaram em átomos de trítio e deutério, aquecendo-os a temperaturas extremas até atingirem seus pontos de fusão.

O que é um Tokamak

Tokamak é o nome dado a uma máquina experimental projetada para aproveitar a energia fornecida pela reação de fusão nuclear. Dentro dela, a energia produzida é absorvida em forma de calor pelas paredes do recipiente. Da mesma forma que uma usina convencional, uma usina de fusão nuclear usa isso para produzir vapor e eletricidade por meio de turbinas e geradores. 

O reator chinês tem uma câmara de vácuo em formato de rosquinha. Nela, o hidrogênio é aquecido a cerca de 100 milhões de graus Celsius, tornando-se um plasma. Usa-se um campo magnético para confinar o plasma, assim a fusão ocorre e ele não derrete o EAST.

No Reino Unido, desenvolveu-se um tipo diferente de Tokamak. Chamado de Tokamak esférico. Esta engenharia tem a vantagem de ser mais compacta, possibilitando que usinas futuras sejam localizadas em regiões urbanas.

Tanto em uma estrela quanto em um dispositivo de fusão, o plasma fornece o cenário no qual elementos leves podem se fundir e produzir energia. As partículas carregadas do plasma podem ser moldadas e controladas pelas bobinas magnéticas colocadas ao redor do vaso. 

Para iniciar o processo, o ar e as impurezas são retirados da câmara de vácuo. Logo, os sistemas magnéticos que ajudarão a confinar e controlar o plasma são carregados e o hidrogênio é introduzido. A medida que uma corrente elétrica passa, o gás se decompõe eletricamente, tornando-se ionizado (os elétrons são retirados dos núcleos) e forma um plasma.

Enquanto as partículas de plasma vão ficando energizadas e colidem, elas também começam a aquecer. Partículas “energizadas” desta forma podem superar sua repulsão eletromagnética natural na colisão para se fundir, liberando enormes quantidades de energia.

Criado por pesquisadores soviéticos no final dos anos 1960, o Tokamak foi adotado em todo o mundo como a configuração mais promissora de dispositivo de fusão nuclear.

To the Moon!!! A busca pelo elemento ideal!

A recente anunciada missão de exploração da China ao lado escuro da Lua também pode ter haver com a fusão nuclear, além da comercialização de recursos da lua como gelo e metais preciosos. Há também a busca por grandes reservas de um gás raro no planeta Terra, o hélio-3, que hoje é dito como um dos melhores elementos para a fusão nuclear. A eletricidade produzida em usinas à hélio-3 é tão boa, que representaria uma solução para possíveis crises de energia.

O elemento é, basicamente, uma forma isotópica não radioativa do gás hélio com dois prótons e um nêutron em seu núcleo atômico. Sendo essa, a grande vantagem da fusão nuclear usando hélio-3 (deutério-hélio-3), uma reação aneutrônica, sem geração de nêutrons, mas de prótons (partículas eletricamente carregadas que podem ser controladas por campos eletrostáticos). A substância é rara na Terra e acredita-se que exista em abundância em camadas da Lua e nos planetas gasosos gigantes do Sistema Solar. 

Esse hélio chega à Lua por ventos solares, que nada mais são do que partículas emitidas pelo Sol. Ele é escasso na Terra, isso porque estes ventos são bloqueados pelo nosso campo magnético, e na atmosfera ele é produzido em pequenas quantidades (bombardeio de raios cósmicos em átomos de hélio-4). Mas na lua, onde o hélio-3 vindo de ventos solares consegue se fixar, poucos lotes de terra podem conter volume suficiente para abastecer uma usina de fusão 1000-MegaWatt durante um ano.

Expectativas

Tecnicamente, a energia da fusão nuclear é muito limpa, não produzindo gás carbônico, não gerando lixo tóxico e não possuindo riscos de explosão. Mas até agora a tecnologia para obter energia desta forma, os Tokamaks, ainda precisam ser trabalhados.

Atingir o número que atingiu, apesar do recorde, ao longo prazo é um objetivo relativamente fácil. O maior problema é que, para uma estrutura produzir energia com base na fusão de forma contínua, elas devem ser autossustentáveis. Ou seja, a energia gasta deve ser menor do que a produzida, para que o processo se mantenha sozinho, sem interrupção, e o que sobrar seja aproveitado. Isso acontece no Sol, mas imitar esse processo na Terra é bem mais difícil.

Apesar das dificuldades, os cientistas anunciaram que, aos poucos, estão chegando neste objetivo. Os pesquisadores afirmam que continuarão testando novos elementos e átomos para reações diferenciadas, no intuito de superar o tempo de manutenção sustentável da fusão.

A ideia deles é, com este Sol Artificial, alcançar a fusão nuclear. Dominar esse tipo de geração de energia pode ser a chave para a humanidade dar um largo passo para o futuro.

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FONTES:

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