No mundo das energias renováveis, talvez não haja objetivo mais ambicioso do que a energia de fusão. Isso envolve a fusão de átomos de hidrogênio para criar hélio – um processo que gera uma quantidade incrível de energia. É uma reação que ocorre a cada momento no sol, mas replicá-la na Terra é um processo muito mais árduo. Se tivermos sucesso, no entanto, teremos uma fonte limpa de eletricidade renovável que atende às nossas crescentes necessidades de energia.
Para isso, os pesquisadores estão perseguindo um fenômeno chamado “ignição”, que é quando um reator de fusão gera mais energia do que o necessário para criar a reação inicial. Algumas tentativas importantes estão em andamento para atingir esse objetivo, incluindo o Reator Experimental Termonuclear Internacional (ITER) na França. Esse esforço utiliza ímãs poderosos em uma máquina chamada tokamak para criar plasma superaquecido criado usando combustível de hidrogênio.
Mas aí está um problema: há muito combustível de hidrogênio que você pode colocar em um tokamak antes que tudo comece a dar terrivelmente errado.
“Uma das limitações na produção de plasma dentro de um tokamak é a quantidade de combustível de hidrogênio que você pode injetar nele”, disse Paolo Ricci, pesquisador do Swiss Plasma Center, em um comunicado à imprensa. “Desde os primeiros dias da fusão, sabíamos que, se você tentasse aumentar a densidade do combustível, em algum momento haveria o que chamamos de ‘interrupção’ – basicamente você perde totalmente o confinamento e o plasma vai para qualquer lugar.”
Para resolver esse problema, os cientistas começaram a pesquisar diferentes equações para medir a quantidade máxima de hidrogênio que você pode colocar dentro de um tokamak antes da interrupção. Uma lei que eventualmente pegou e se tornou um pilar no mundo da pesquisa de fusão é conhecida como o “limite de Greenwald”, que diz que a quantidade de combustível que pode ser usada em um tokamak está diretamente correlacionada ao raio da máquina. Os pesquisadores por trás do ITER até construíram sua máquina com base nessa lei.
Mas mesmo o limite de Greenwald não era perfeito.
“O limite de Greenwald é o que chamamos de limite ou lei ‘empírica’, o que basicamente significa que é como uma regra prática baseada em observações feitas em experimentos anteriores”, Alex Zylstra, físico experimental do Lawrence Livermore National Laboratory, na Califórnia. , disse ao The Daily Beast em um e-mail. “Eles são muito úteis, mas sempre precisamos ser cautelosos ao aplicá-los fora das condições em que temos dados de experimentos.”
É por isso que Ricci e sua equipe desafiaram essa crença de longa data em um novo artigo publicado em 6 de maio na revista Physical Review Letters. Nele, eles postulam que o limite de Greenwald pode realmente ser aumentado – quase dobrando a quantidade de combustível de hidrogênio que pode entrar em um tokamak para produzir plasma. Suas descobertas podem lançar as bases para futuros reatores de fusão, como o DEMO – um sucessor do ITER que está atualmente em desenvolvimento – para finalmente alcançar a ignição.
“Isso é importante porque mostra que a densidade que você pode alcançar em um tokamak aumenta com a potência necessária para executá-lo”, disse Ricci. “Na verdade, o DEMO operará com uma potência muito maior do que os tokamaks atuais e o ITER, o que significa que você pode adicionar mais densidade de combustível sem limitar a saída, em contraste com a lei de Greenwald. E isso é uma notícia muito boa.” Zylstra acredita que a descoberta da equipe é significativa porque esclarece por que exatamente os reatores de fusão também têm esse limite. Também mostra que os designs de tokamaks como ITER ou DEMO podem ser “menos restritos do que se pensava anteriormente”. Com a densidade do combustível sendo aumentada em duas vezes, isso poderia resultar em uma grande melhoria em sua potência de tokamaks – e finalmente nos levar à ignição. “A fusão é um problema extremamente desafiador – tanto cientificamente quanto tecnologicamente, e tornar a energia de fusão uma realidade requer muitos avanços feitos um passo de cada vez”, acrescentou Zylstra. “Se este estudo for validado ainda mais, especialmente em máquinas como o ITER, certamente ajudará a comunidade de fusão magnética a projetar e otimizar projetos futuros para instalações experimentais e de geração de energia com credibilidade.” (Daily Beast)
