Ímãs poderosos estão sendo desenvolvidos e prometem revolucionar a geração de energia elétrica.

Como o desenvolvimentos de ímãs poderosos se relaciona a uma forma revolucionária de gerar energia? O fator que conecta os ímãs poderosos à energia  é a famosa fusão nuclear! Exatamente, avanços na área de eletroímãs poderosos podem revolucionar a geração de energia elétrica por fusão nuclear. 

Para entender melhor, vamos revisar alguns conceitos físicos como as definições de plasma e a  diferença entre fusão e fissão nuclear. A princípio a diferença básica seria que na fusão, a energia é gerada a partir da união de átomos, enquanto na fissão a energia é gerada pela divisão de átomos.

E, ao contrário dos reatores de fissão, o processo de fusão não gera  lixo radioativo, que é justamente um dos principais problemas atravancando o uso de energia nuclear. Mas, vale lembrar que a fusão também é um método muito caro e que gera preocupações quanto à segurança e quanto à proliferação de armas com essa tecnologia. A energia é considerada muito limpa, não gera CO² como subproduto, não gera lixo tóxico e  nem  riscos de explosão.

Mas afinal, o que é a fusão nuclear? Consiste em unir dois átomos de um elemento para a formação de um terceiro elemento mais pesado. O princípio é fácil de entender. Pegue os átomos de hidrogênio, adicione calor e pressão suficientes e eles vão se fundir para formar o hélio. Durante esse processo, parte da massa de hidrogênio é transformada em calor, que pode ser usada para produzir eletricidade.

Todas as estrelas são formadas por plasma, geram calor e luz pelo processo de fusão. A cada segundo, bilhões de toneladas de átomos de hidrogênio colidem uns com os outros em condições de temperatura e pressão extrema dentro de nossa estrela anã, o sol. Isso os força a quebra de suas ligações químicas e se fundirem, formando um elemento mais pesado, o hélio.

Por muitas décadas, pesquisadores vêm tentando replicar a fusão solar na Terra, criando como dizem alguns físicos “um sol na caixa”. A ideia é pegar um certo tipo de gás de hidrogênio, aquecê-lo a mais de 100 milhões de graus Celsius até formar em uma nuvem de plasma e controlá-lo com um poderoso campo magnético até que os átomos se  fundam e liberem energia.

Bem, agora que já sabemos o que é fusão nuclear e de que precisamos de um campo magnético poderoso nesse processo, falta só entendermos melhor o que é o plasma.

O plasma é um dos quatro estados fundamentais da matéria, consiste em um gás de íons – átomos ou moléculas que têm um ou mais elétrons orbitais removidos e elétrons livres. O plasma pode ser gerado artificialmente aquecendo um gás neutro ou submetendo-o a um forte campo eletromagnético. Existem 3 maneiras de confinarmos o plasma: o confinamento gravitacional, o confinamento inercial e o confinamento magnético.

O confinamento magnético: o plasma é um fluido condutor, portanto as partículas carregadas sofrem uma força quando lhes é aplicado um campo magnético. As partículas descrevem trajetórias em forma de hélice, enrolando-se em torno das linhas de campo magnético. Dessa forma, com o uso de campos magnéticos apropriados, é possível confinar o plasma numa região do espaço. Vários dispositivos experimentais foram desenvolvidos usando o confinamento magnético, como tokamak, stellarator, espelhos magnéticos, dentre outras técnicas.

E, é justamente nessa forma de confinamento do plasma, utilizando o tokamak, que o super ímã está sendo aplicado. Mas afinal, qual a tecnologia por trás do ímã  considerado um feito da engenharia?

A tecnologia revolucionária trata-se de uma fita desenvolvida pela Tokamak Energy e CFS,  a qual levou décadas para ser desenvolvida. São camadas finas, supercondutoras, de óxido de cobre e bário de terras raras  que são depositadas em uma fita de metal. Quando resfriado, esse feixe de fita pode conduzir eletricidade de forma extremamente eficiente, o que é essencial porque 40 mil amperes vão passar por ele, eletricidade suficiente para abastecer uma pequena cidade.

Quando o local de fusão está resfriado, isso significa que a fita está resfriada a menos 253º C, o que pode soar absurdamente frio, mas no mundo dos materiais supercondutores é uma temperatura bastante quente. 

Pesando 10 toneladas, o ímã em forma de D é grande o suficiente para acomodar uma pessoa. Cerca de 300 km de uma fita eletromagnética muito especial é enrolada na forma da letra D.

A CFS está planejando um reator que abrigará 18 desses ímãs dispostos em um anel – uma configuração conhecida como tokamak – e recentemente selecionou um local para a instalação do reator em Massachusetts, nos Estados Unidos.

O maior projeto em andamento atualmente na área da fusão nuclear está no sul da França, onde um consórcio de nações está construindo o ITER, um reator gigante que custou bilhões de libras para ser construído e está há anos atrasado.

No entanto, projetos mais compactos como os planejados pela Tokamak Energy e CFS estão atraindo investidores privados que apostam em uma possível  viabilidade comercial.

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Por: Luísa Barbosa