Fusão nuclear a laser: solução para energia limpa?

Com informações da New Scientist - 19/09/2011

A fusão nuclear - a energia das estrelas - promete pôr fim ao problema energético mundial.
[Imagem: LLNL/NIF]

Energia das estrelas

O sonho de dominar a fusão nuclear - a energia das estrelas - continua de fato brilhando, agora ainda mais.

A fusão a laser é uma tecnologia diferente da chamada "fusão magneticamente induzida", usada no ITER e em outros experimentos.

Esta tecnologia está sendo usada no projeto Hiper, que pretende iniciar a fusão nuclear usando um equipamento de raio laser do tamanho de um estádio de futebol, e no projeto JET (Joint European Torus).

Agora, pelo menos três parceiros de peso acabam de anunciar um esforço conjunto para tentar domar a fusão nuclear a laser.

A equipe será formada pelo Laboratório Nacional Lawrence Livermore (EUA), Laboratório Rutherford Appleton (Grã-Bretanha) e pela empresa privada AWE.

O que é a fusão a laser?

Em altas temperaturas e pressões, os núcleos dos isótopos pesados de hidrogênio - deutério e trítio (ou trício) - formam um plasma, podendo ser fundidos para formar hélio, liberando energia e um nêutron.

Disparando uma saraivada sincronizada de laser pulsado é possível vaporizar a superfície de uma esfera cheia desses isótopos, forçando a esfera a implodir, produzindo assim as condições de fusão em seu interior durante alguns bilionésimos de segundo.

A física se assemelha à detonação de uma bomba termonuclear (ou bomba de hidrogênio) - embora em uma escala muito menor.

A energia do laser implode a esfera contendo hidrogênio pesado, produzindo assim as condições de fusão em seu interior durante alguns bilionésimos de segundo.
[Imagem: LLNL/NIF]

Quais vantagens a fusão a laser tem sobre a fusão magnética?

Os reatores de fusão magnética disparam um poderoso pulso elétrico sobre o hidrogênio pesado para produzir um plasma. Um forte campo magnético é então usado para confinar o plasma, antes que a fusão possa ocorrer. Isso não é fácil, porque o plasma pode tornar-se instável e mesmo vazar.

Por outro lado, a fusão a laser produz temperaturas e pressões muito mais elevadas, de modo que a fusão ocorre mais rápido - com isto, o plasma precisa ser confinado por apenas alguns bilionésimos de segundo, o que é muito mais simples.

A fusão nuclear de qualquer um dos dois tipos é atraente como fonte de energia porque seu combustível é mais abundante do que o urânio e o processo não produz os isótopos altamente radioativos gerados pela divisão de átomos de urânio.

Mas os nêutrons da fusão são perigosos e tornarão radioativos os materiais usados no interior do reator - estima-se que as placas internas de um reator tokamak precisarão ser constantemente trocadas.

O trítio no combustível também é radioativo: ele emite partículas beta, mas tem a vantagem de ter uma meia-vida de apenas 12,5 anos.

Em que estágio está a tecnologia?

A fusão a laser vem sendo estudada desde a década de 1960, com fins bélicos.

Hoje, o maior laser de fusão é o National Ignition Facility (NIF) em Livermore, que é um dos participantes do acordo agora anunciado.

Interior do reator de fusão do NIF, que pretende atingir a ignição do final do ano que vem.
[Imagem: LLNL/NIF]

Até o final do próximo ano, o laboratório espera atingir a "ignição", produzindo mais energia a partir da fusão nuclear do que é necessário para gerar o pulso de laser.

Enquanto isso, não se espera que o ITER - que usa a fusão magnética - atinja a ignição antes de 2020.

Lasers menores estão sendo usados em programas de fusão no Rutherford Appleton (outro parceiro do novo acordo), na Universidade de Rochester (EUA) e na Universidade de Osaka (Japão).

A França está construindo um sistema do mesmo porte do NIF chamado Laser Megajoule.

Quando teremos energia da fusão a laser?

Mike Dunne, do Laboratório Lawrence Livermore, diz que, se tudo correr bem, uma usina de fusão de 440 megawatts poderá ser instalada em uma década.

Projetos futuros, maiores, poderiam atingir até 1 GW (1.000 MW).

Mas é bom não confiar muito nessas previsões. Tudo é novo na área, e os físicos e os engenheiros nem mesmo sabem os problemas que terão pela frente.

"Até agora, tudo isto está na fronteira da ficção científica," afirmou recentemente Hans Kristensen, diretor do projeto nuclear da Federação dos Cientistas Americanos.

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