A busca pela energia de fusão avança muito com o reator UE-Japão
Crédito:Pixabay/CC0 Domínio Público A inauguração da máquina de fusão mais poderosa do mundo aproxima o sonho de energia limpa, segura e abundante.
Na cidade de Naka, no leste do Japão, ergue-se uma torre de seis andares que está longe de ser um edifício comum.
O dispositivo dentro da estrutura cilíndrica de aço é denominado tokamak. Ele foi projetado para manter gases superaquecidos em turbilhão, chamados plasmas, a até 200 milhões de graus Celsius – mais de 10 vezes mais quentes que o núcleo do Sol.
Marco importante
Localizado a nordeste de Tóquio, o tokamak representa o próximo marco numa busca internacional de décadas para tornar a energia de fusão uma realidade e reflecte os papéis de liderança desempenhados pela UE e pelo Japão.
A estrutura Naka, conhecida como JT-60SA, é o resultado de um acordo UE-Japão de 2007 para desenvolver energia de fusão. É o tokamak mais poderoso do mundo e foi inaugurado em dezembro de 2023, após quase uma década de construção.
“A entrada em operação do JT-60SA é um marco muito importante”, disse o professor Ambrogio Fasoli, um especialista italiano em física que lidera um consórcio que recebeu financiamento da UE para promover as perspectivas de energia comercial de fusão.
Chamada EUROfusion, a parceria reúne cerca de 170 laboratórios e parceiros industriais de 29 países. Os participantes estão contribuindo com hardware e pessoal para o JT-60SA.
Reatores de energia de fusão como o JT-60SA replicam processos que ocorrem no Sol e em outras estrelas. Ao fundir átomos de hidrogénio para criar hélio e um neutrão, libertando energia sob a forma de calor, têm o potencial de gerar uma fonte de energia segura, limpa e quase inesgotável.
Não é fissão
A fusão é o inverso da fissão, o processo subjacente às centrais nucleares tradicionais. Enquanto a fissão envolve a divisão de um átomo pesado em dois átomos leves, a fusão combina dois átomos leves para formar um átomo maior.
Ao contrário da fissão, a fusão não produz resíduos nucleares de longa duração e não apresenta risco de fusão ou reacção em cadeia.
A investigação sobre a fusão começou na década de 1920, quando um astrofísico britânico chamado Arthur Eddington associou a energia das estrelas à fusão do hidrogénio em hélio.
Um século mais tarde, à medida que as alterações climáticas se intensificam e os países de todo o mundo procuram alternativas aos combustíveis fósseis que as causam, a atracção pela fusão é mais forte do que nunca.
Mas permanecem obstáculos significativos. Eles incluem os desafios técnicos de construir reatores cujas paredes não derretam devido ao calor extremo interno, encontrar as melhores misturas de materiais para a produção de fusão e limitar a irradiação de materiais dentro do reator.
Novo nº 1
O Comissário Europeu para a Energia, Kadri Simson, participou na inauguração do JT-60SA em Naka há cinco meses.
O reator de 600 milhões de euros foi construído em conjunto por uma organização da UE chamada Fusion for Energy, ou F4E, e pelos Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia Quântica do Japão, também conhecidos como QST.
Quando foi declarado ativo, o JT-60SA reivindicou o título de maior tokamak de uma instalação de 40 anos no Reino Unido chamada Joint European Torus, ou JET.
O JT-60SA contará com até 41 megawatts de potência de aquecimento, em comparação com 38 MW do JET.
“Ligamos a máquina e ela funciona”, disse Guy Phillips, chefe de unidade do JT-60SA na F4E. “Conseguimos produzir o maior volume de plasma já visto em tal dispositivo, o que é uma grande conquista. Mas este foi apenas o primeiro passo e ainda temos muito trabalho a fazer.”
Trampolim
O JT-60SA informará o trabalho no próximo tokamak planejado:ITER, o maior experimento de fusão do mundo.
Com o dobro do tamanho do JT-60SA, o ITER está sendo construído em um local de 180 hectares no sul da França.
A F4E gere a contribuição da Europa para o ITER, que reúne 33 países, bem como para o JT-60SA, cuja vida útil prevista é de cerca de 20 anos.
Com a confirmação de que os sistemas principais do JT-60SA funcionam, o reator entrará em um desligamento planejado por dois a três anos, enquanto um sistema externo de energia de aquecimento será adicionado e outros serão atualizados.
“Quando iniciarmos a próxima fase operacional, poderemos avançar muito mais na produção de plasma e na compreensão de diferentes configurações”, disse Phillips.
Acumulação de conhecimento
A continuidade é uma característica forte da pesquisa em fusão.
Antes de voltarem a sua atenção para o JT-60SA, os investigadores da EUROfusion trabalharam no JET.
Essa instalação quebrou o seu próprio recorde de maior quantidade de energia produzida por um reator de energia de fusão antes da realização das experiências finais e foi encerrada em dezembro de 2023.
Medindo 69 megajoules em uma explosão de 5,2 segundos, a energia foi estimada como suficiente para abastecer 12 mil residências.
“O registro de energia de fusão no JET é um lembrete incrivelmente forte de quão bem dominamos as reações de fusão na Terra”, disse Fasoli.
Ver adiante
Dada a importância do know-how neste domínio, tanto a EUROfusion como a F4E executam programas para despertar o interesse e a formação das futuras gerações de cientistas em fusão.
Dois factores que impedem o interesse na fusão por parte de alguns jovens investigadores são a falta de resultados imediatos no terreno e um estigma indirecto – e injustificado – associado à fissão nuclear, segundo Fasoli.
“Este é um esforço transgeracional”, disse ele. “Há necessidade de educação, treinamento e estruturas que possam manter as pessoas interessadas”.
A Comissária Europeia para a Inovação, Investigação, Cultura, Educação e Juventude, Iliana Ivanova, afirmou num evento em Março de 2024 com representantes da indústria que a colaboração entre entidades privadas e públicas no domínio da fusão é essencial para acelerar a demonstração da geração de electricidade por fusão.
O objetivo é envolver os maiores stakeholders industriais, bem como as startups, na transição do laboratório para a fabricação – o chamado laboratório para a fábrica.
Isso significa combinar o empreendedorismo e a capacidade industrial do sector privado com a ambição e o realismo do sector público, segundo Fasoli.
Ele disse que a energia de fusão poderia se tornar uma realidade na década de 2050.
“Enquanto todos remarmos na mesma direção, acho que esse horizonte ainda é razoável”, disse Fasoli. "Isso significa que precisamos que todos trabalhem juntos."
