Fusão Nuclear, a Energia do Futuro

Fusão Nuclear, a Energia do Futuro

 

A construção de uma máquina a partir da fusão do átomo é uma velha ambição da ciência, para fornecer a humanidade de uma energia limpa, segura, e praticamente ilimitada. Segundo a Science Alert, o governo dos Estados Unidos, há alguns anos que tem planos para a construção de um dispositivo de fusão nuclear 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 a baseada no carvão, mas tem uma gestão extremamente dispendiosa em resíduos radioativos, que são de grande perigosidade. A fusão nuclear é bem diferente; porque não produz resíduos 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 que são aquecidas a apenas algumas centenas de graus celsius, enquanto as máquinas de fusão nuclear têm que recriar as condições semelhantes ao Sol, que são de vários milhões de graus. 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; os eletrões 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, há quatro anos 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.

Logo a seguir à experiência na Alemanha, os responsáveis chineses anunciaram 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.

Como resposta à Alemanha e também à China, 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 o conseguir; terão que substituir as máquinas tradicionais por outras em forma de anel, conhecidas como “tokamaks” para conter o plasma superaquecido.

O MAST “Mega Ampere Spherical Tokamak” do Reino Unido (foto acima) está em fase final de construção; e o NSTX-U “National Spherical Torus Experiment Upgrade” do PPPL que foi lançado há cinco anos também. A França também não ficou para trás e entrou na corrida da fusão, onde está prevista a produção de plasma em 2025. A ciência está a abrir novas opções para o futuro; encurtando as fronteiras e limitações 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 nuclear. Investir em energias como o hidrogénio para substituir as atuais, seria uma decisão com elevados custos e sem possibilidades de retorno, porque teriam sempre uma utilização transitória. Se os cientistas nucleares conseguirem a proeza, de através da fusão do átomo produzir (a energia infinita) também conhecida como o Santo Graal da Física, então os humanos terão atingido o “pináculo de uma Civilização tecnológica”.

J. Vitorino

Astrónomo Amador

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