Fusão nuclear experimental bate novo recorde

Com informações da New Scientist - 07/08/2023

Os fãs de Jornada nas Estrelas conhecem bem o laboratório NIF, que serviu de cenário para a seção de engenharia da nave Enterprise.
[Imagem: LLNL/NIF]

Ganho relativo

Em dezembro de 2022, pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, nos EUA, alcançaram um marco histórico: Eles obtiveram mais energia de uma reação de fusão nuclear do que precisaram injetar para fazer a reação funcionar.

Agora eles repetiram o experimento, obtendo um resultado superior ao obtido no ano passado.

O reator de fusão NIF (National Ignition Facility) usa 192 feixes de laser focados simultaneamente em uma cápsula de dois milímetros contendo o combustível nuclear. O aquecimento quase instantâneo faz a cápsula implodir, comprimindo os átomos em seu interior, os isótopos de hidrogênio deutério e trítio, em um plasma no qual a fusão nuclear pode ocorrer.

Esses lasers produzem 2,1 megajoules de energia, mas o reator produziu cerca de 2,5 megajoules, um ganho de aproximadamente 20%. Isso não está nem perto do ganho necessário para justificar um reator comercial, mas é um lampejo de esperança de que os reatores de fusão nuclear finalmente tornem-se uma meta viável.

Agora, o laboratório supostamente alcançou uma segunda ignição - uma reação que supera o ponto de equilíbrio - e melhorou os números anteriores, com o reator produzindo cerca de 3,5 megajoules.

Curiosamente, a equipe não anunciou oficialmente ainda os resultados, e nem anunciou a publicação de nenhum relatório. Mesmo o experimento tendo ocorrido há mais uma semana, no dia 30 de Julho, a notícia só foi veiculada por uma reportagem do jornal Financial Times.

Questionado pela revista New Scientist, o porta-voz da instituição afirmou que "desde a demonstração da ignição por fusão pela primeira vez no NIF, em dezembro de 2022, continuamos a realizar experimentos para estudar esse novo regime científico empolgante. Em um experimento realizado em 30 de julho, repetimos a ignição no NIF. A análise desses resultados está em andamento. Como é nossa prática padrão, planejamos relatar esses resultados nas próximas conferências científicas e em publicações revisadas por pares."

192 feixes de laser forneceram mais de 2 milhões de joules de energia ultravioleta a uma pequena pastilha de combustível para dar a ignição na fusão nuclear. Mas os lasers gastam muito mais energia do que isso.
[Imagem: LLNL/NIF]

Isso significa que o poder da fusão nuclear agora está disponível?

Em uma palavra, não. E estamos muito longe disso.

Um problema é que, embora a saída do reator seja maior que a saída do laser, os próprios lasers são muito ineficientes. Para criar 2,1 megajoules de energia, eles consomem 500 trilhões de watts, o que é mais energia do que a produção de toda a rede nacional dos EUA. Portanto, um desafio significativo para o futuro é criar uma reação que supere seus requisitos totais de energia, e não apenas o estágio final do laser.

Outra questão é que o reator NIF pode disparar apenas uma vez, por alguns bilionésimos de segundo, antes de ter que passar várias horas resfriando seus componentes para ser ligado novamente. Um reator comercial teria que funcionar quase continuamente com várias ignições por segundo, para que a energia seja produzida de modo constante.

E, é claro, mesmo quando um reator consegue funcionar por longos períodos e compensar seu gasto real de energia, ele ainda estará apenas empatando. Para que a fusão nuclear se torne uma alternativa viável às fontes de energia existentes, será necessário extrair uma grande quantidade de energia líquida - o suficiente para compensar o enorme custo de construir o reator.

Há um ditado muitas vezes repetido na comunidade científica, de que a energia da fusão nuclear está a 30 anos no futuro... e sempre estará. Em termos de produção prática de energia para uso da população, esse ditado provavelmente continua válido.

A maioria dos laboratórios de fusão nuclear usa reatores do tipo tokamak.
[Imagem: Alain Herzog (EPFL)]

Outros experimentos de fusão nuclear

É importante notar que os reatores de fusão por contenção magnética do plasma já obtiveram resultados tão ou mais significativos.

O reator JET (Joint European Torus), no Reino Unido, começou a operar em 1983 e, no início deste ano, manteve uma reação de fusão nuclear por 5 segundos, produzindo um recorde de 59 megajoules de energia térmica e tornando-se o ponto mais quente do Sistema Solar, chegando a 150 milhões °C. Ele funciona hoje como uma espécie de laboratório do muito maior ITER, o reator de fusão nuclear internacional que está sendo construído na França.

Mais recentemente, o reator coreano KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research), sustentou uma reação de fusão por 30 segundos, em temperaturas acima dos 100 milhões °C.

Enquanto isso, experimentos alternativos, como a fusão magneto-inercial, o reator SPARC do MIT e o reator de fusão privado Trenta continuam fazendo seus próprios progressos.

Mais tópicos