A velha piada é que a fusão nuclear está sempre a 30 anos de distância. No entanto, o sonho de energia limpa abundante não é motivo de riso, pois encontramos um pesquisador do ITER para acompanhar o progresso nas instalações do reator.
O sol alimentou a vida na Terra por bilhões de anos, criando luz e calor através da fusão nuclear. Dado esse incrível poder e longevidade, parece que dificilmente pode haver uma maneira melhor de gerar energia do que aproveitando os mesmos processos nucleares que ocorrem em nossas próprias estrelas e em outras estrelas.

Os reatores de fusão nuclear visam replicar esse processo fundindo átomos de hidrogênio para criar hélio, liberando energia na forma de calor. Sustentar isso em escala tem o potencial de produzir uma fonte de energia segura, limpa e quase inesgotável.

A busca começou décadas atrás, mas poderia uma piada de longa data de que a fusão nuclear está sempre a 30 anos de distância em breve começar a parecer velha?

Alguns esperam que sim, após um grande avanço durante um experimento de fusão nuclear no final de 2021. Isso ocorreu no centro de pesquisa Joint European Torus (JET) em Oxfordshire, Reino Unido, em uma máquina gigante em forma de rosquinha chamada tokamak.

No interior, gases superaquecidos chamados plasmas são gerados nos quais ocorrem as reações de fusão, contendo partículas carregadas que são mantidas no lugar por poderosos campos magnéticos. Esses plasmas podem atingir temperaturas de 150 milhões de graus Celsius, insondáveis ​​10 vezes mais quentes que o núcleo do sol.

Em uma explosão sustentada de cinco segundos, pesquisadores do consórcio EUROfusion lançaram um recorde de 59 megajoules (MJ) de energia de fusão. Isso foi quase o triplo do recorde anterior de 21,7 MJ estabelecido na mesma instalação em 1997, com os resultados apresentados como “a demonstração mais clara em um quarto de século do potencial da energia de fusão para fornecer energia de baixo carbono segura e sustentável”.

Os resultados forneceram um grande impulso antes da próxima fase do desenvolvimento da fusão nuclear. Uma versão maior e mais avançada do JET, conhecida como ITER (que significa "o caminho" em latim) está em construção em um local de 180 hectares em Saint-Paul-lès-Durance, sul da França.

O ITER, que está sendo construído como uma colaboração entre 35 nações, incluindo as da UE, visa consolidar ainda mais o conceito de fusão. Uma das máquinas mais complicadas já criadas, estava programada para começar a gerar seu primeiro plasma em 2025 antes de entrar em operação de alta potência por volta de 2035 – embora os pesquisadores do projeto esperem alguns atrasos por causa da pandemia.

Marco importante

Os resultados do JET representam um marco importante, disse o professor Tony Donné, gerente de programa do projeto EUROfusion, um grande consórcio de 4.800 especialistas, estudantes e instalações em toda a Europa. "É um grande marco - o maior em muito tempo", disse ele.

"Está confirmado toda a modelagem, por isso realmente aumentou a confiança de que o ITER funcionará e fará o que deve fazer." Enquanto a energia gerada no JET durou apenas alguns segundos, o objetivo é aumentar isso para uma reação sustentada que produza energia.

Os resultados foram o culminar de anos de preparação, com o Prof Donné explicando que um dos principais desenvolvimentos desde 1997 envolveu a mudança da parede interna da embarcação JET.

Anteriormente, a parede era feita de carbono, mas isso se mostrou muito reativo com a mistura de combustível de deutério e trítio, dois isótopos mais pesados ​​– ou variantes – de hidrogênio usados ​​na reação de fusão. Isso resultou na formação de hidrocarbonetos, prendendo o combustível de trítio na parede.

Na reconstrução, que envolveu 16.000 componentes e 4.000 toneladas de metal, o carbono foi substituído por berílio e tungstênio para reduzir a retenção de trítio. Por fim, a equipe conseguiu reduzir a quantidade de combustível preso em um grande múltiplo, contribuindo para o sucesso do recente tiro de fusão.

Execução de demonstração

Em preparação para a próxima etapa da jornada épica da fusão, as atualizações do JET garantiram que sua configuração se alinhasse com os planos para o ITER. No futuro, o próximo passo além do ITER será uma usina de demonstração conhecida como DEMO, projetada para enviar eletricidade para a rede – levando as usinas de fusão a se tornarem uma realidade comercial e industrial.

"O ITER é um dispositivo que criará 10 vezes mais energia de fusão do que a energia fornecida ao plasma", disse o professor Donné. "Mas como é uma instalação experimental, não vai entregar eletricidade à rede. Para isso, precisamos de outro dispositivo, que chamamos de DEMO. Isso realmente nos levará às bases para a primeira geração de usinas de fusão."

O professor Donné acrescentou:"O JET mostrou agora que a fusão é plausível. O ITER tem que mostrar que é ainda mais viável, e o DEMO precisará demonstrar que realmente funciona".

Planejado para fornecer até 500 megawatts (MW) à rede, ele acha realista que o DEMO entre em operação por volta de 2050. "Esperamos construir o DEMO muito mais rápido do que construímos o ITER, fazendo (uso das) lições aprendidas, " ele disse.

No entanto, existem outros desafios importantes a serem superados no caminho para colocar a fusão nuclear em funcionamento. Não menos importante é que, enquanto o deutério é abundante na água do mar, o trítio é extremamente escasso e difícil de produzir.

Os pesquisadores, portanto, planejam desenvolver uma maneira de gerá-lo dentro do tokamak, usando um "cobertor de reprodução" contendo lítio. A ideia é que os nêutrons de alta energia das reações de fusão interajam com o lítio para criar trítio.

Energia essencial

O professor Donné disse que a fusão nuclear pode ser uma fonte de energia verde e sustentável fundamental para o futuro. "Eu diria que é essencial", disse ele. "Não estou convencido de que em 2050 possamos fazer a transição do dióxido de carbono apenas com energias renováveis, e precisamos de outras coisas."

E embora ele diga que o método atual de criar energia nuclear por meio da fissão está se tornando cada vez mais seguro, a fusão tem vantagens importantes. Os defensores do ITER falam de benefícios como a ausência de risco de fusão, acrescentando que a fusão nuclear não produz resíduos radioativos de longa duração e que os materiais do reator podem ser reciclados ou reutilizados dentro de 100 a 300 anos.

"É definitivamente muito mais seguro", disse o professor Donné. Referindo-se ao estigma carregado pela energia nuclear, ele disse:"O que vemos quando interagimos com o público é que as pessoas muitas vezes não ouviram falar sobre a fusão nuclear. Mas quando explicamos os prós e os contras, acho que as pessoas ficam positivas. "

Referindo-se a Lev Artsimovich, apelidado de "pai do tokamak", ele disse:"Artsimovich sempre disse que a fusão estará lá quando a sociedade realmente precisar. Se a fusão estiver funcionando, então realmente teremos uma fonte de energia muito segura e limpa. que pode nos dar energia por milhares de anos." + Explorar mais

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