Fusão nuclear: Uma revolução da energia

A fusão nuclear é uma das poucas formas de produção de energia limpa. Em verdade, a produção de energia por fusão nuclear não é exatamente limpa, porém, é a forma conhecida com menos poluentes emitidos ao longo do processo de produção energética. Em virtude disso, há vários cientistas que, ao longo dos anos, buscaram formas de produzir energia com fusão nuclear. Entretanto, diferentemente de outras formas de energia como eólica, solar, hidrelétrica e afins essa energia não é tão simpática e simples de ser produzida, em verdade, talvez ela seja impossível de produzir… ou será não?.

De fato, em 05/12/2022 cientistas Estadunidenses fizeram o grande anuncio sobre terem realizado uma reação de fusão nuclear que, ao contrário das demais, conseguiu gerar um ganho de energia. Com efeito, esse anuncio marcou o primeiro grande resultado na obtenção de energia fusão nuclear. Todavia, agora em 06/08/2023 cientistas anunciam um segundo avanço na obtenção da energia limpa.

Nesse sentido, vemos que estamos vivendo um momento onde os avanços científicos estão caminhando na solução de problemas energéticos. Assim, seguindo esse caminho nesse texto nós dá MeuGuru vamos te contar todas as novidades bombásticas trazidas por esses trabalhos. Além disso, aqui você também vai entender como essas pesquisas podem revolucionar todo funcionamento da energia no mundo.

O que é a fusão nuclear ?

De início, é importante que você gurunauta entenda um pouco sobre o processo de geração de energia por fusão. Decerto, nós dá MeuGuru estamos sempre antenados e buscando trazer para vocês os melhores conteúdos possíveis das mais diversas áreas, então querido gurunauta saiba que nós já temos um texto específico sobre esse assunto para você, basta acessá-lo aqui.Nesse sentido, vamos perpassar esse tópico de forma breve se nos alongarmos muitos.

Entendendo o processo de produção da energia nuclear

Dito isso, vamos ao assunto dessa seção. Com efeito, a fusão nuclear é, em suma, uma forma de energia que baseia-se em processos nucleares, ou seja, aqueles processos que ocorrem nos núcleos dos átomos que formam toda a matéria que temos em nossa volta. Então, quando dois núcleos atômicos fundem-se em apenas um único núcleo há formação de um novo núcleo atômico além de uma liberação extraordinária de energia.

Entretanto, há várias condições que precisam ser atingidas para que essa fusão ocorra, logo, pode ficar tranquilo que os átomos do seu corpo não vão fundir-se e produzir uma grande explosão com a liberação da energia. Em verdade, atualmente apenas estrelas conseguem realizar tal processo de produção energética.

A fusão nuclear feita pelas estrelas

Decerto, as estrelas são os grandes reatores de fusão nuclear que conhecemos. Logo, por exemplo, nosso Sol é um grande reator que une o núcleo de átomos de hidrogênio constantemente e produzindo a´tomos de hélio e, por conseguinte, emitindo energia em forma da radiação solar. Em particular, na Figura 1 a seguir ilustramos o processo de geração de energia da reação de fusão nuclear que ocorre em nosso Sol.

Entretanto, há um limite para isso. Certamente, a medida que uma estrela vai evoluindo ao longo de sua vida ela começa a fundir cada vez mais átomos pesados, pois, a o processo de fundir núcleos atômicos origina cada vez mais átomos pesados (com maior número atômico). Em particular, ao passo que uma estrela queima seu combustível até chegar ao átomo de Ferro (número atômico 26) ela deixa de conseguir realizar a fusão nuclear e inicia seu processo de morte. De fato, essa será a causa da morte do nosso Sol, posteriormente ele tornara-se uma anã branca.

Os desafios da energia por fusão nuclear

Como já dito, ao passo que hoje apenas as estrelas são capazes de produzir energia nuclear então deve-se imaginar que há vários desafios que impedem a nós, meros mortais, de conseguirmos acessar a energia dos átomos. Certamente, há muitos desafios e alguns deles são.

• Há uma dificuldade imensa em alcançar tanto a temperatura quanto a pressão necessária para sustentar a reação de fusão. Com efeito, é necessário termos temperatura da ordem de milhões de graus Celsius que podem ser alcançadas apenas por plasmas.
• Em decorrência da necessidade de altas temperaturas isso nos gera ainda a dificuldade em obtermos materiais capazes de resistir a essas temperaturas para que possamos construir reatores seguros.
• Ademais, veja que todo esse processo de elevarmos a temperatura do sistema a valores exorbitantemente altos gasta energia. Logo, buscar um equilíbrio entre produção de energia e consumo é algo ainda buscado.
• Por fim, há ainda o cuidado em lidar com os resíduos radioativos que, mesmo sendo de pouca duração, o gerenciamento de resíduos é fundamental para garantir a sustentabilidade e a aceitação pública da energia de fusão

O estado da arte da energia nuclear

Entretanto, apesar de todas as dificuldades e questões que mencionamos os cientistas estão conseguindo se superar e atingir outros patamares na corrida energética. De fato, em 5/12/2022 cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) conseguiram realizar um processo de fusão nuclear que fora chamado de “ignição da fusão nuclear”.

O primeiro avanço

Em suma, os cientistas desse grupo conseguiram, por meio desse processo extrair uma quantidade líquida de energia mesmo contando todo o gasto para a produção dos plasmas e a manutenção da temperatura em altos valores. Com isso, segundo o grupo do LLNL o experimento por eles elaborado foi capaz de produzir mais de 50% de energia do que havia sido colocado inicialmente. Com respeito a valores, o experimento conseguiu transformar 2.05 MegaJoules em 3.15 MegaJoules.

O segundo avanço

Decerto, o avanço obtido pelo LLNL já é algo significativo e que merece um grande destaque na comunidade científica. Todavia, esse avanço não é único já que em 30/07/2023 e anunciado em 06/08/2023 cientistas conseguiram repetir a reação de “ingnição de fusão nuclear”, mas, dessa vez obtiveram um rendimento energético superior ao obtido pelo grupo do LLNL. Decerto, o porta voz do grupo afirmou que os resultados ainda estão sendo analisados para que não haja quaisquer equívocos para quando forem divulgados de forma oficial.

As mudanças que virão com a fusão nuclear

De fato, a possibilidade de produzirmos energia com uso das reações de fusão são extremamente empolgantes do ponto de vista científico e extremamente urgentes do ponto de vista social e ambiental. Decerto, a pesquisa nessa área bem como os avanços trazidos pela pesquisa dos dois grupos que começaram a despontar nessa área traz a nós o vislumbre de uma nova era. Com efeito, podemos elencar as seguintes mudanças que teríamos graças a fusão nuclear.

• Uma forma de produção menos poluente.
• Possibilidade de instalação de reatores em lugares com difíceis condições de instalação de usinas de produção de energia via recursos naturais.
• Alta eficiência energética.
• Potencial para produção em grande escala.
• Segurança.

Assim, a pesquisa e busca pela fusão nuclear se torna algo necessário ao nosso mundo. Então gurunauta, vamos ficar ligados que esses avanços além de trazerem grandes melhorias as nossas vidas também trazem oportunidades, em particular, o despontar de áreas como física nuclear e engenharias associadas.

Referências

1. CHEN, Francis F. Introdução à física de plasmas e fusão controlada. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2020.
2. INAN, Umran S.; GOLKOWSKI, Marek. Princípios da física de plasmas para engenheiros e cientistas. São Paulo: Blucher, 2015.
3. NEILSON, George H. Energia de fusão magnética. Rio de Janeiro: LTC, 2018.
4. FREIDBERG, Jeffrey P. Física de plasmas e energia de fusão. São Paulo: Editora Unicamp, 2017.
5. ITER. Disponível em: <https://www.iter.org/ ↗>. Acesso em: 7 ago. 2023.
6. Fusion Energy Sciences Program. Disponível em: <https://science.energy.gov/fes/ ↗>. Acesso em: 7 ago. 2023.
7. European Fusion Development Agreement (EFDA). Disponível em: <http://www.efda.org/ ↗>. Acesso em: 7 ago. 2023.