O pequeno hohlraum onde ocorre o processo de fusão
Em um artigo publicado nesta quarta-feira, dia 12 de fevereiro,
pesquisadores anunciaram ter produzido fusão nuclear. Ainda não é uma
reação de fusão auto-sustentada, ou mesmo o início do processo, chamado
de “ignição”, mas já é um resultado muito promissor para a geração de
energia barata e limpa em abundância.
A fusão nuclear usa o elemento mais abundante do universo, o
hidrogênio, e com um subproduto inócuo mas útil, o hélio, tem sido
perseguida há décadas por vários laboratórios do mundo, entre eles o National Ignition Facility, NIF, onde foram investidos mais de 3 bilhões de dólares.
O processo é o mesmo que acontece no núcleo do nosso Sol, átomos de
hidrogênio são comprimidos e acabam se fundindo, produzindo hélio e
liberando muita energia. Assim que se tornar uma realidade, a energia da
fusão nuclear poderia substituir as usinas nucleares, hidrelétricas, à
carvão, à gás e talvez até o petróleo, e também alimentar uma nova
geração de espaçonaves muito mais rápidas e com maior autonomia.
A instalação de fusão nuclear do NIF é impressionante,
para dizer o mínimo, 192 feixes lasers transmitem uma potência de 500
trilhões de watts, mais que os Estados Unidos inteiro usam em qualquer
momento, em um alvo dourado cheio de hidrogênio com a espessura de um
lápis N°2, o hohlraum.
A ideia é aquecer o hidrogênio à temperatura de 100 milhões de graus
Celsius e cruzar os dedos, esperando que a pressão gerada seja
suficiente para iniciar a fusão. Só que mesmo com tanta energia, ainda
assim o hidrogênio não estava formando hélio, a fusão não estava
acontecendo, e os pesquisadores não sabiam o motivo. Era como apertar
uma bexiga de ar ou uma bola de tênis com muita força, mas ao invés de
estourar ela fugia pelo outro lado.
Depois de algum tempo, o operador do NIF ordenou uma mudança na
abordagem, em vez de tentar replicar o que acontece no Sol, os
pesquisadores deveriam tentar simular uma bomba nuclear de fusão.
Com a mudança de abordagem, eles aprenderam como comprimir o
hidrogênio a uma proporção equivalente a comprimir uma bola de basquete
ao tamanho de uma azeitona. Esta imensa compressão fez com que os átomos
de hidrogênio não conseguissem evitar uns aos outros e a “colisão” de
átomos fez com que se fundissem. Em uma estrela quem faz este trabalho é
a massiva gravidade gerada pela massa da mesma e não por lasers, como
no NIF. A pressão venceu a repulsão elétrica entre os átomos de
hidrogênio, e produziu partículas alfa, que são núcleos de átomos de
hélio, que por sua vez aqueceram mais o combustível e deram origem a
mais reações, um processo conhecido como “bootstraping”.
O processo produziu mais energia do que a que foi usada para iniciar,
um resultado considerado um marco na busca da energia nuclear de fusão.
Entretanto, ainda é necessário usar cem vezes mais energia do que a que
efetivamente inicia a reação.
Em outras palavras, dos 500 trilhões de watts injetados, apenas uma
fração acaba sendo efetivamente usada para iniciar a fusão, e a energia
retornada é maior que esta pequena fração, mas não chega a ser mais que a
potência total de 500 trilhões de watts.
Este é um dos motivos pelos quais o professor Omar A. Hurricane
comentar que é um avanço pequeno, mas um avanço importante, ainda assim.
Há ainda um longo caminho antes da energia nuclear de fusão se tornar
uma realidade, mas os modelos teóricos sugerem que a ignição ficou mais
próxima. [NPR, Lawrence Livermore National Laboratory, Discovery Magazine, Washington Post, Nature, LiveScience, Popular Science]
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