Energia

Fusão nuclear de íons pesados tem avanço

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/07/2005

Pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, Estados Unidos, conseguiram comprimir um pulso elétrico de altíssima voltagem, criando um novo pulso, cinqüenta vezes mais curto, com a mesma energia. A descoberta, além de criar uma nova técnica, mais barata, para experimentos de física de plasma denso, poderá acelerar a viabilização de uma nova tecnologia para geração de eletricidade, chamada Fusão de Íons Pesados (HIF: "Heavy Ion Fusion").

Trabalhando em um novo laboratório, inaugurado recentemente, os pesquisadores comprimiram em cinqüenta vezes um pulso de 255 mil elétron-volts (255 keV) e 25 miliamperes (25 mA), que tinha uma duração de 200 nanosegundos.

"O pulso de quatro nanosegundos que produzimos colocou os feixes de íons pesados pela primeira vez na faixa de comprimentos de pulso necessários para a física de energia de alta densidade e para aplicações de fusão," explica Grant Logan, cientista que coordenou a pesquisa.

A fusão de íons pesados (HIF) é uma tecnologia promissora para a produção de energia elétrica a partir da fusão nuclear, mas que não tem recebido a mesma atenção que a enegia por fusão magnética (MFE), que está sendo pesquisada pelo consórcio internacional ITER ("International Thermonuclear Experimental Reactor").

Segundo Simon Yu, outro cientista da equipe, quando eles começaram os experimentos, acreditavam que poderiam comprimir o pulso de 200 nanosegundos para algo abaixo de 10 nanosegundos, num prazo de dois a três anos de pesquisas. Mas eles gastaram pouco mais de quatro meses para obter o avanço.

A fusão atômica é a fonte de energia do Sol e das estrelas. Ela acontece quando núcleos atômicos leves fundem-se para formar um novo núcleo, mais pesado. Uma reação de fusão típica libera algo como um milhão de vezes mais energia do que a queima da mesma quantidade de petróleo. Entre suas vantagens estão o fato de ser segura - ao contrário da fissão nuclear, que acontece nas usinas atômicas atuais, a fusão não se sustenta de forma descontrolada - e a não emissão de gases que causam o efeito estufa - liberado na queima do petróleo e seus derivados.

Mas a vantagem maior é que uma reação de fusão nuclear pode durar para sempre. Uma usina de geração de eletricidade por meio da fusão nuclear é abastecida por deutério e trício, dois isótopos do hidrogênio. Os dois podem ser obtidos da água do mar - o deutério pode ser extraído diretamente, por hidrólise, e o trício pode ser retirado do lítio, material hoje mais conhecido pela sua participação na fabricação de baterias recarregáveis.

Em um reator HIF, cuja conceção artística aparece na imagem acima, uma cápsula de combustível, do tamanho de uma ervilha, queima rápido o suficiente para manter-se restrita por sua própria inércia. Esse confinamento dura o suficiente para a produção de energia. A implosão que faz a ignição da reação deve ser "comandada", criada por feixes de alta energia de íons pesados como xenônio, mercúrio ou césio, que são produzidos em um acelerador de partículas e dirigidos para a cápsula.

Mas ainda há muitos desafios a serem vencidos. O principal deles, compartilhado tanto pela fusão HIF quanto pela MFE, é a chamada força espaço-carga, a repulsão que os íons pesados passam a ter entre si quando atingem uma corrente de 500.000 ampéres, que é o nível alcançado quando estão para atingir a cápsula de combustível. Essa força de repulsão faz com que a coesão do feixe de energia se quebre e ele se espalhe, não atingindo o combustível na intensidade necessária para o início da reação de fusão.