Em busca da fusão.

Com a descoberta da energia atômica, veio o sonho de gerar energia limpa e barata para toda a humanidade. Mas o processo que conseguimos fazer atualmente, a fissão nuclear, atende com muitas ressalvas a parte da limpeza e com certeza não resolve a parte “barata”. O verdadeiro sonho se chama fusão nuclear, e mesmo fora do radar da maioria das pessoas, ele está ficando cada vez mais próximo de se tornar realidade.

Explicação básica: fissão nuclear é o processo que nossas usinas usam hoje em dia, consiste em forçar átomos pesados a se partir em vários pedaços, liberando a energia no processo. Átomos bons para esse tipo de processo são raros na natureza, e custam muito caro para ser sintetizados. E olha que mesmo assim produzem tanta energia que acabam compensando em vários lugares do mundo onde não existem alternativas melhores.

Agora, no sentido oposto, a fusão nuclear consiste em juntar átomos pequenos em versões maiores. E esse é o método que natureza parece gostar mais: fusão é o que gera a energia de todas as estrelas. O Sol é uma gigantesca usina de fusão nuclear juntando átomos de hidrogênio para formar hélio, e é só sair na rua para ver como isso é eficiente! A quantidade de energia liberada é muito maior, e o combustível necessário calha de ser o elemento mais abundante de todos. Quando falamos de energia nuclear dos sonhos, é de fusão que estamos falando.

O problema é que diferentemente da fissão, que é baseada em elementos que já são instáveis naturalmente e só precisam de um empurrãozinho, a fusão exige um esforço considerável para iniciar. Na natureza, precisa de uma concentração de matéria gigantesca para gerar a gravidade necessária para esmagar os átomos uns contra os outros e iniciar o processo. Seres humanos são engenhosos, mas criar condições parecidas com o núcleo estrela estava um pouco além das nossas capacidades.

Por sorte, isso não impediu muita gente de tentar. Desde que a ideia de energia nuclear se espalhou, cientistas estão tentando alcançar a fusão. Quem entregou resultados mais rapidamente foi a via da fissão, por isso ela é a base da nossa produção energética atual, mas os estudiosos do assunto sempre souberam que o objetivo final não estava ali.

Uma usina de fusão nuclear funcional não é só mais uma fonte de energia para a humanidade, é uma mudança de paradigma. Um separador de eras. Energia abundante, barata e muito mais limpa até mesmo do que o que tratamos como energia limpa atualmente. E mais importante: com risco zero de acidentes como vimos em usinas de fissão até hoje. Com o amadurecimento da tecnologia, o mundo todo vai ter mais energia para usar do que sabemos o que fazer com ela, e por preços que podem até chegar a zero com subsídios públicos.

A quantidade de energia liberada pelo processo de fusão em relação ao combustível usado bota no chinelo todas as outras formas de produção que temos, e nem usa uma área tão grande assim. Mas… se é tão perfeito assim, por que não conseguiram ainda? Deveria ser o objetivo número um de todos os países. Por questões de brevidade, não vamos entrar em toda a intrincada rede de interesses econômicos que dominaram o tema até hoje, vamos só focar no problema técnico: já conseguimos começar um processo de fusão atualmente, depois de décadas de esforço, mas ainda não conseguimos manter ele funcionando pelo tempo suficiente, e mesmo quando conseguimos, ainda não gerava mais energia do que consumia. Duas falhas que impedem a exploração comercial da fusão nuclear.

Na prática, uma usina de fusão precisa manter uma reação constante de átomos de hidrogênio se fundindo em hélio para gerar energia. O combustível é muito fácil de conseguir (ainda tem que ser uma versão do hidrogênio chamada deutério, mas mesmo ele é muito abundante), e temos como conseguir começar a reação, mas infelizmente ela é muito sensível ao ambiente: se os átomos não estiverem muito bem contidos e encostarem em qualquer coisa diferente de hidrogênio e hélio superaquecidos, a reação acaba. Não é só fechar os átomos num compartimento, temos que impedir que eles encostem até mesmo nas paredes desse compartimento!

Mas esse problema foi resolvido com campos magnéticos: através de poderosos imãs, conseguiram gerar uma barreira ao redor do fluxo de átomos e manter a fusão contida. As máquinas que conseguem fazer o processo de fusão hoje em dia são baseadas nesse design de “jaula magnética”. Não se esqueça que o que impede que você afunde no chão ou entre numa parede é justamente essa força. Na realidade, nada é sólido o suficiente, somos basicamente espaço vazio, e são só as reações de atração e repulsão de cargas elétricas dos nossos átomos que geram essa separação entre as coisas. Você não afunda no chão agora porque os átomos do seu pé ou sapato repelem com força os átomos do solo (mas não com força o suficiente para você flutuar). Por isso, uma parede eletromagnética é totalmente viável para controlar átomos.

Ok, então qual o próximo problema? Bom, espaço vazio. Hidrogênio, como todo gás, não tem vocação para ficar muito unido. No núcleo de uma estrela, a gravidade é tão poderosa que força todos a ficarem extremamente próximos uns dos outros, o que permite que a energia de um átomo recém fundido se espalhe para outros e faça a reação continuar. Fora do núcleo de uma estrela, as coisas são bem mais complicadas… embora a tecnologia atual já tenha conseguido começar e conter a reação, ela nunca foi forte o suficiente para ser estável. Os átomos não se encontram com a frequência necessária, forçando a utilização de energia externa para manter o processo. E aí, a fusão puxa mais energia de fora do que acaba gerando. Bacana como experimento, inútil como usina nuclear.

E é aqui que entra o próximo passo da nossa aventura rumo à fusão nuclear: precisamos de uma escala maior. E é justamente isso que está sendo feito na França atualmente: um megaprojeto chamado ITER. Estão construindo o maior reator de fusão já feito, usando aquela tecnologia das paredes magnéticas, mas com o tamanho de um prédio! A ideia é finalmente quebrar a barreira da eficiência energética, fazendo com que esse seja o primeiro projeto capaz de gerar mais energia do que consome, e por uma grande quantidade de tempo. É um projeto conjunto de diversos países do mundo, e é claro, o Brasil NÃO faz parte, porque índio vende soja e vende ferro, não investe em tecnologia.

O objetivo desse mega experimento não é ser uma usina nuclear de fusão ainda, mas provar que o sistema funciona. Se der certo, é para devolver 10kW de energia termal para cada kW colocado no sistema. Se o ITER provar que é possível, aí sim os países que investiram no projeto começam suas operações. E quem sabe depois os países que não fizeram parte… mas ainda estamos no campo das especulações. Ninguém sabe com certeza que vai funcionar, mas a escala do projeto e os bilhões investidos sugerem que existe muita confiança nesse projeto.

Mas, e se der errado? Vai ser uma Chernobyl de fusão? Não. A diferença essencial entre fissão e fusão é que a primeira quer acontecer e tem que ser controlada, e a segunda precisa de muito incentivo. Uma falha catastrófica numa gigantesca usina de fusão nuclear geraria uma explosão perigosa, mas a fusão pararia instantaneamente. Uma explosão não tem energia suficiente para manter a fusão acontecendo por muito tempo. Não emitiria radiação muito diferente da que recebemos do sol, e só por algumas frações de segundo. Ah, e o lixo nuclear da usina de fusão é o hélio. Vulgo o que vai dentro de balões que você dá para crianças. Consideravelmente melhor, não?

Agora nos resta esperar. A primeira operação do ITER deve acontecer em 2025. Talvez vejamos essa revolução em nossas vidas.

Para dizer que como não tem brasileiro vai sair no prazo, para dizer que o sol nunca faz bem, ou mesmo para dizer que nunca que a indústria do petróleo vai deixar isso acontecer: somir@desfavor.com

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Comentários (4)

  • Não sabia que já havia gente tentando criar usinas de fusão nuclear. Seria mesmo uma revolução. Mas, a julgar pelo que li, acho que ainda vai demorar um bom tempo até esse tipo de coisa ser realmente viável.

  • Tem uma teoria que fiz que a fusão no sol acontece também por causa do Tunelamento Quântico, pois há a repulsão de cargas positivas, porém com o Tunelamento essa barreira potencial é sobreposta.

    Basicamente o Tunelamento é definido como a probabilidade do elétron (ou outra partícula) atravessar uma barreira potencial que inicialmente ele não iria passar. Entretanto, em nível quântico a partícula se comporta como onda e não há um local definido onde ela está, mas uma função de onda que se elevada ao contrário é a probabilidade de se encontrar, e com essa função de onda há uma ínfima chance da partícula ter se ‘transportado’ por uma barreira potencial (uma parede por exemplo).

    Essa é uma explicação também para o decaimento radioativo, pois a partícula precisa superar a energia de coesão do núcleo para se desprender, porém com o Tunelamento Quântico ela pode passar por ela sem a sobrepor

  • É triste ler sobre inovações tecnológicas e instintivamente começar a pensar em como e por que seu governo vai impedi-las de entrar no país. A velha ladainha de dinheiro, poder, eleições, ideologia.
    França de 2025 vai ter o ITER, Brasil de 2025 ainda vai ter gente cagando no mato e morando em morro. Saco…

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