Reatores de fusão nuclear! Esses equipamentos “mágicos” são capazes de reproduzir o que acontece nas estrelas, logo, acontece no “nosso” sol: a fusão de átomos de hidrogênio.
A fusão nuclear libera cerca de dois milhões de vezes mais energia do que o processo de fissão nuclear, que é a tecnologia aplicada nos reatores de centrais nucleoelétricas (mostrado em nossas publicações “ENERGIA NUCLEAR: UTILIZAR OU NÃO UTILIZAR?”, parte 01, parte 02 e parte 03.
O processo de fusão de átomos de hidrogênio é mostrado, de maneira simplificada, na Figura 01.
O poder da fusão nuclear foi demonstrado pela primeira vez (pela ação da humanidade) em 1952, pelos Estados Unidos da América. A explosão de uma bomba de hidrogênio, idealizada pelo físico Edward Teller, no atol de Enewetak, nas ilhas Marshall, fez com que a ilha desaparecesse por completo. Essa bomba, que recebeu o nome de Mike, liberou uma energia de cerca de 10 megatons. Bombas H posteriores chegaram a passar dos 50 megatons.
O maior reator de fusão nuclear do mundo
No dia 01 de dezembro desse ano, o maior reator de fusão nuclear do mundo foi ligado; o JT-60SA (imagem de capa), instalado no Japão, é fruto de uma parceria entre o Japão e a União Europeia.
Esse reator é capaz de conter plasma aquecido à incríveis 200 milhões de graus Celsius, por até 100 segundos. Isso pode parecer pouco, mas é um grande feito da física e da engenharia e permitirá que os pesquisadores aprimorem as técnicas de contenção do plasma aquecido, sendo que essa é uma das principais dificuldades técnicas nesse tipo de equipamento. O plasma aquecido, obviamente, é capaz de romper qualquer barreira física. A contenção do plasma é feita por intensos campos magnéticos.
Outros reatores de fusão nuclear pelo mundo
Há diversos outros reatores de fusão nuclear espalhados pelo mundo. Na China, o chamado “Sol Artificial Chinês” manteve o plasma por 403 segundos.
Está sendo construído na França, o Reator Internacional Termonuclear Experimental (ITER). Esse deverá ser o principal equipamento de pesquisas nessa área e é fruto do trabalho conjunto de 35 países. O JT-60SA, que entrou em operação no Japão, tem o objetivo de gerar dados que aprimorem a construção do ITER, que deve ficar pronto em 2025.
O ITER usará dois isótopos de hidrogênio, que são o deutério e o trítio. Como o trítio é radioativo, uma das grandes vantagens do JT-60SA está em não utilizar o trítio; esse equipamento usa o próprio hidrogênio e o deutério para promover a fusão nuclear.
A FAPESP publicou, em fevereiro desse ano, uma matéria que aponta que há cerca de 90 reatores de fusão nuclear em funcionamento. Há, ainda, cerca de 40 reatores em construção ou em fase de planejamento.
E você sabia que o Brasil tem avançado em pesquisas nessa linha? O Brasil possui três pequenos tokamaks¹, o que confere o título de único país do hemisfério sul a ter reator(es) de fusão nuclear. O maior tokamak instalado no Brasil, o TCABR, mostrado na Figura 02, está instalado no Laboratório de Física de Plasmas, da Universidade de São Paulo.
Embora o Brasil figure entre os países que possuem reatores de fusão nuclear, a FAPESP indicou que nosso país já teve maior destaque nesse assunto, já que perdeu vários pesquisadores nos últimos anos.
O futuro com fusão nuclear
A fusão nuclear pode ser uma importante fonte de energia limpa. Ainda longe de atingir escala comercial, o processo de fusão nuclear não emite gases de efeito estufa e gera pequenas quantidades de resíduos radioativos (diferentemente do processo de fissão nuclear, que tem o lixo radioativo como um dos grandes problemas dessa tecnologia). Para que o processo de fusão nuclear ocorra, muita energia é demandada. Em experimentos com plasmas quentes, a quantidade de energia gerada é (em geral) menor do que a energia utilizada para que a fusão ocorra (e se mantenha sob controle). A busca incansável pelo Santo Graal da energia, desafia cientistas há décadas e os primeiros resultados com ganho energético já foram obtidos. Pesquisadores do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), na Califórnia, conseguiram uma liberação de 3,15MJ, fornecendo apenas 2,05MJ (esse valor se refere à energia fornecida por um laser – não é a energia total utilizada em todos os processos).
Está claro que há um longo caminho a ser percorrido até se alcançar o objetivo de a fusão nuclear ser usada em escala economicamente viável, mas o movimento é promissor; grandes empresas como a Chevron e a Google investiram cerca de 3 bilhões de dólares em pesquisas na área de fusão nuclear.
Nota 1: Tokamak é derivado da palavra russa tокамак – “тороидальная камера с магнитными катушками” (toroidal’naya kamera s magnitnymi katushkami) — câmara toroidal com bobinas magnéticas. Esse invento data da década de 1950 e foi desenvolvido pelos físicos soviéticos Igor Tamm e Andrei Sakharov.
