Energia infinita, o Santo Graal da física, por Joaquim Vitorino

Energia infinita, o Santo Graal da física, por Joaquim Vitorino

 

Físicos de todo o Mundo têm vindo a competir na construção de uma máquina de fusão do átomo, o processo nuclear que tem alimentado o nosso Sol durante os últimos 4,5 mil milhões de anos, com o objetivo de fornecer a humanidade com uma energia limpa, segura, e praticamente ilimitada.

Segundo a Science Alert, o governo dos Estados Unidos acaba de apoiar planos para uma equipa de físicos construir um novo tipo de dispositivo de fusão nuclear, que será mais viável e eficiente.

A fissão nuclear, é o atual processo das centrais que geram a energia através da divisão do núcleo.

A quantidade de energia que liberta é milhões de vezes mais eficiente por unidade de massa, do que os baseados no carvão, exigindo contudo, uma gestão extremamente dispendiosa em resíduos radioativos, que são de grande perigosidade.

A fusão nuclear não produz resíduos radioativos ou outros subprodutos perigosos e, gera enormes quantidades de energia quando os núcleos de dois ou mais átomos leves são fundidos num núcleo mais pesado a temperaturas incrivelmente altas. Este processo é tão eficiente, que tem alimentado o nosso Sol durante os últimos 4,5 mil milhões de anos.

O maior desafio que se coloca, é que as máquinas de fusão nuclear requerem temperaturas muito mais elevadas do que as instalações de fissão. Enquanto a fissão nuclear requer que sejam aquecidas a apenas algumas centenas de graus Celsius, as máquinas de fusão nuclear têm que recriar as condições semelhantes ao Sol, que são de vários milhões de graus.

A fusão nuclear começa as suas reações a partir do zero, sendo necessário atingir temperaturas elevadíssimas, muito mais quentes do que aquelas que são estimadas no centro do Sol.

Até agora o mais próximo que alguém chegou “ao sonho de conseguir a energia ilimitada”, foi uma equipa de físicos do Wendelstein 7-X stellarator em Greifswald na Alemanha, e os investigadores do “EAST” Experimental Advanced Superconducting Tokamak na China, estando ambas as equipas a tentar conter o plasma superaquecido, que resulta da reação de fusão.

Durante o processo de fusão nuclear, os eletrões dos átomos são separados dos seus núcleos, criando uma nuvem quente de eletrões e iões conhecida como plasma.

O problema consiste em conter as temperaturas extremamente altas que podem atingir os 150 milhões de graus Celsius. Este número, é 10 vezes superior à temperatura no núcleo do Sol.

Até hoje qualquer material que possamos encontrar na Terra, não seria um recipiente suficientemente seguro para suportar essas elevadas temperaturas.

Para se ter uma ideia de como isso é difícil, no início deste ano a máquina de fusão nuclear alemã conseguiu aquecer o gás de hidrogénio até 80 milhões de graus Celsius e sustentar uma nuvem de plasma de hidrogénio (durante um quarto de segundo). Pode parecer muito pouco, mas a comunidade científica considerou a proeza como um enorme avanço científico.

Por outro lado os responsáveis pela experiência chinesa, anunciaram em fevereiro que tinham batido essa marca em termos de duração, produzindo plasma de hidrogénio a aproximadamente 50 milhões de graus Celsius, contendo-o durante 102 segundos. Todavia não foi ainda provado, que qualquer máquina tenha produzido uma quantidade sustentada de energia através da fusão nuclear; deixando apenas, os materiais quentes o suficiente para iniciar o processo.

No entanto existem dados novos

Os investigadores do PPPL “Princeton Plasma Physics Laboratory” do Departamento de Energia dos EUA, acreditam ter encontrado uma forma de conseguir uma máquina de fusão nuclear. Para isso, terão que substituir as máquinas de fusão nuclear tradicionais em forma de anel, conhecidas como “tokamaks” para conter o plasma superaquecido, que serão substituídas por outras na forma esférica, que oferecem melhor controlo com menor energia.

O MAST, “Mega Ampere Spherical Tokamak” do Reino Unido está em fase final de construção e o NSTX-U “National Spherical Torus Experiment Upgrade” do PPPL foi lançado o ano passado.

A ciência está a abrir novas opções para o futuro, encurtando as fronteiras da física e expandindo o conhecimento de plasmas de altas temperaturas que vão estabelecendo a base científica, para os novos caminhos do desenvolvimento da energia extraída da fusão.

Se os físicos nucleares conseguirem tal proeza, podemos dizer com toda a segurança, que os humanos terão atingido o “vértice de uma Civilização tecnológica” que é descobrir a “energia infinita”, conhecida como o Santo Graal da física. 

Tokamak - esquema

Tokamak – esquema

Energia infinita

Energia infinita

 

 

 

 

 

 

 

* JoaquimVitorino – Astrónomo Amador

Director-Adjunto 

Joaquim Vitorino

Joaquim Vitorino

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