Se você já esteve do lado de fora durante o dia, viu um reator de fusão – embora não deva olhar diretamente para ele. O sol é nosso reator de fusão no céu. Está constantemente fundindo átomos de hidrogênio para criar hélio, e esse processo gera uma enorme quantidade de energia, que produz a luz e o calor que tornam a vida na Terra possível.
Aqui na superfície deste planeta, estamos tentando replicar esse processo para revolucionar a forma como geramos eletricidade limpa. Os pesquisadores da fusão acreditam que essa tecnologia pode ser a chave para atender às nossas vastas necessidades de energia. Dependendo de com quem você fala, estamos à beira de um dos avanços mais importantes em toda a ciência e tecnologia; ou estamos muito longe de nossos objetivos.
Estamos em uma busca para desbloquear o potencial da fusão nuclear há muito tempo. A fusão nuclear foi alcançada pela primeira vez pelo físico britânico Ernest Rutherford em 1934, quando ele e seus colegas descobriram que podiam bombardear deutério com núcleos de deutério (duas versões de hidrogênio com massas alteradas) para criar hélio.
Desde então, tentamos aproveitar a energia criada pela fusão nuclear para produzir eletricidade livre de carbono – uma quantidade enorme dela. O objetivo da pesquisa de fusão é alcançar o que é chamado de “ignição”, que é quando a reação de fusão cria mais energia do que foi usada para desencadear a reação.
Como podemos finalmente superar nosso medo da energia nuclear
“Se você somar a massa dos dois mais leves e depois pegar a massa do mais pesado, há uma diferença aí. Essa diferença de massa é realmente liberada em energia”, disse Carolyn Kuranz, física de plasma da Universidade de Michigan, ao The Daily Beast. “A própria matéria contém uma enorme quantidade de energia, mas simplesmente não temos como liberá-la, exceto por meio de reações de fissão – que também liberam muita energia – ou por meio de reações de fusão.”
Fissão é o que acontece em nossos reatores nucleares existentes. Esse processo envolve a divisão de átomos, em vez de combiná-los. Estamos interessados em desenvolver um reator de fusão porque produziria cerca de quatro vezes mais energia do que um reator de fissão.
Alex Zylstra, físico experimental do Lawrence Livermore National Laboratory, disse ao The Daily Beast que há muitos outros benefícios na fusão – principalmente que não há possibilidade de um colapso radioativo como o que pode ocorrer em um reator de fissão. Em um reator de fusão, “é muito fácil interromper a reação”, disse Zylstra. “Se algo der errado, basicamente para automaticamente porque é muito difícil começar em primeiro lugar.”
Uma das principais preocupações sobre a energia nuclear vem do conhecimento das pessoas sobre os principais colapsos que ocorreram com reatores de fissão, mas a fusão não teria o potencial de causar tal colapso, que é uma das razões pelas quais seria preferível para a geração de energia.
Zylstra disse que a fusão também produz essencialmente zero resíduos radioativos de vida longa. Seu combustível, o hidrogênio, é quase ilimitado (e extremamente barato) porque pode ser extraído da água do mar. A fusão nuclear é essencialmente o produtor de energia livre de carbono dos nossos sonhos.
“Precisamos de muita energia e a demanda de energia do mundo continua aumentando nos países em desenvolvimento e economias emergentes, então esse é um desafio muito difícil”, disse Zylstra. “Precisamos de muitas fontes de nova energia que não estão criando dióxido de carbono, e a fusão é potencialmente uma delas se conseguirmos fazê-la funcionar”.
Existem dois tipos principais de fusão que estão sendo pesquisados atualmente. A primeira, a fusão de confinamento inercial, envolve o uso de lasers para colocar o combustível sob uma enorme quantidade de pressão e calor. No National Ignition Facility, onde Zylstra faz sua pesquisa, os cientistas apontam 192 lasers que produzem até 500 trilhões de watts de energia em isótopos de hidrogênio para alcançar a fusão.
“Estamos produzindo pressões várias vezes maiores que o centro do sol, temperaturas várias vezes maiores, intensidades semelhantes, mas em um volume muito pequeno”, disse Zylstra.
Você pode pensar que gostaríamos de copiar exatamente o que o sol está fazendo para alcançar a fusão nuclear, mas temos que ajustar as condições para alcançá-lo aqui na Terra. O sol pode atingir a fusão nas temperaturas e pressões que faz devido ao seu tamanho (quase um milhão de Terras caberiam no sol). “O sol é essencialmente tão pesado que comprime átomos de hidrogênio constantemente”, disse Kuranz.
A outra forma principal de fusão em que os pesquisadores estão trabalhando é chamada de fusão de confinamento magnético. Isso é feito no Reator Experimental Termonuclear Internacional (ITER) na França. Com essa abordagem, ímãs extremamente poderosos são usados para produzir o calor e a pressão que causam a fusão.
Ambos os métodos levaram a grandes avanços na pesquisa de fusão nos últimos anos. Com a fusão de confinamento inercial, o National Ignition Facility conseguiu nos aproximar um passo da ignição no ano passado. Os pesquisadores conseguiram produzir uma reação de fusão em que a maior parte do calor criado vinha da própria reação – em vez dos lasers que estavam usando.
No Joint European Torus (JET) no Reino Unido, vimos um avanço na fusão de confinamento magnético no ano passado. Os pesquisadores conseguiram produzir 59 megajoules de energia por mais de cinco segundos, um novo recorde mundial.
“Acho que realmente mostra muita promessa para esses dois métodos diferentes – o confinamento inercial e o confinamento magnético – e espero que isso motive mais interesse do financiamento do governo e da indústria privada”, disse Kuranz. “Isso é viável e também é hora de investir nessas tecnologias.”
Kuranz disse que uma das coisas que impedem a pesquisa de fusão ao longo das décadas é a falta de investimento. Ela disse que agora estamos vendo muito mais investimento privado nesta pesquisa, que ela acredita que poderia nos ajudar a chegar a um reator de fusão mais cedo do que poderíamos ter. Os investidores estão despejando bilhões para tentar se tornar o primeiro a fazer a fusão funcionar.
“Algum dia espero vê-lo produzindo energia na rede, e isso seria muito emocionante e muito importante para a humanidade ter essas fontes de energia”, disse Zylstra.
Ninguém sabe quando a energia de fusão será alcançada, mas estamos nos aproximando a cada ano. Aproveitamos o poder da luz solar com nossos painéis solares, mas os pesquisadores de fusão nuclear querem trazer o sol para a Terra.
