Fusão nuclear: Cientistas estão prestes a ligar máquina revolucionária

Ao longo de mais de 60 anos, os cientistas têm sonhado com uma fonte de energia limpa e inesgotável através da fusão nuclear – e continuam a sonhar. Agora, graças aos esforços do Instituto Max Planck de Física de Plasma, os especialistas esperam que isso possa mudar em breve.

O instituto concluiu no ano passado a construção da maior máquina de fusão nuclear do mundo do seu tipo, chamada stellarator.

O aparelho de 16 metros de largura recebeu o nome Wendelstein 7-X (W7-X) e, ao fim de mais de um ano de testes, os engenheiros estão finalmente prontos para ligar a máquina de 1,1 mil mihões de dólares pela primeira vez – o que poderá acontecer antes do final deste mês, de acordo com a Science.

Stellarators são máquinas muito difíceis de construir. O vídeo abaixo demonstra a construção da W7-X, que levou 19 anos a ficar pronta.

O Business Insider relata que, entre 2003 e 2007, enquanto esta máquina-monstro estava em construção, este sofreu grandes contratempos – incluindo o facto de um dos fabricantes ter abandonado o negócio – que quase cancelaram todo o empreendimento. Pouquíssimos stellarators tiveram sua construção iniciada até hoje – e menos ainda foram concluídos.

Por comparação, o “primo” mais popular do stellarator, chamado tokamak, é o tipo de máquinas mais usado. Há mais de 30 tokamaks operacionais em todo o mundo, e mais de 200 construídos ao longo da história. Estas máquinas são mais fáceis de construir e, no passado, provaram fazer o trabalho de um reator nuclear melhor do que o stellarator.

No entanto, os tokamaks têm uma grande falha a que o W7-X é declaradamente imune – mas já lá vamos.

Como funciona um reator nuclear

Matthias W Hirsch / Wikipedia

Tokamak

Tokamak

A chave para um reactor nuclear bem sucedido de qualquer tipo é gerar, limitar e controlar uma bolha de material super-aquecido, chamado plasma – um gás que tenha atingido temperaturas de mais de 100 milhões de graus Celsius.

A estas temperaturas incandescentes, os eletrões são arrancados dos seus átomos, formando o que são chamados de iões. Sob estas condições extremas, as forças repulsivas, que normalmente fazem com que os iões saltem uns contra os outros como carrinhos de choque, são superadas.

Consequentemente, quando os iões colidem, eles se fundem, gerando energia, e temos o que é chamado de fusão nuclear. Este é o processo que tem alimentado o nosso Sol ao longo de cerca de 4,5 mil milhões de anos e continuará a fazê-lo por mais cerca de quatro mil milhões de anos.

Enquanto os engenheiros tentam aquecer o gás no reator à temperatura certa, são utilizadas bobinas magnéticas super-refrigeradas para gerar campos magnéticos intensos que contêm e controlam o plasma.

A diferença entre tokamaks e stellarators

(dr) C. Bickel / Science / IPP

Stellator

Stellator

Durante anos, os tokamaks foram consideradas as máquinas mais promissoras para o aproveitamento da energia do sol, porque a configuração das suas bobinas magnéticas contém um plasma que é melhor do que a dos stellarators que existem atualmente.

Mas há um problema: os tokamaks só podem controlar o plasma em rajadas curtas que não duram mais de 7 minutos – e a energia necessária para gerar aquele plasma é maior do que a energia que os engenheiros obtêm destas rajadas periódicas.

Os tokamaks, portanto, consomem mais energia do que produzem, o que não é o esperado dos reatores de fusão nuclear, que têm sido apontados como a “fonte de energia mais importante do próximo milénio”, como afirmou Terry Slavin na sua coluna no Observer, do jornal The Guardian.

Por causa do design dos stellarators, os especialistas suspeitam que este poderia sustentar o plasma durante pelo menos 30 minutos a uma hora, o que é significativamente mais do que qualquer tokamak. O tokamak francês Tore Supra detém o atual recorde: 6 minutos e 30 segundos.

Se o W7-X for bem-sucedido, ele poderia transformar completamente a comunidade da fusão nuclear e lançar os stellarators na centro das atenções.

“O mundo está à espera para ver se obtemos o tempo de isolamento e depois o prendemos por um longo pulso”, declarou à Science David Gates, o chefe da Física do stellarator no Laboratório de Física de Princeton Plasma.

HypeScience

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2 COMENTÁRIOS

  1. Se isto funcionar desta (já houve diversas “falsas partidas”) estamos perante o santo graal da energia; energia barata, limpa e inesgotável.
    Espero que seja bem aproveitada para beneficio de toda a Humanidade e não apenas para lucro e mordomias de alguns.

  2. “(…) quando os iões colidem, eles se fundem, gerando energia, e temos o que é chamado de fusão nuclear.” – que tristeza de explicação científica!!! Não se fala em núcleos de átomos de hidrogénio que através de temperaturas extremas se fundem para formar núcleos de átomos de hélio, não se diz que dois núcleos de átomos de hidrogénio pesam mais do que um núcleo de átomo de hélio e que a massa que falta se transformou em energia, de acordo com a famosa fórmula de Einstein E=mc2 (o 2 significa “quadrado”).
    Outra “pérola” é a expressão: “A estas temperaturas incandescentes, os eletrões são arrancados dos seus átomos, formando o que são chamados de iões.” Em parte alguma do artigo científico (?) se refere que os campos magnéticos controlam o plasma porque ele fica electrizado devido à existência de iões e electrões livres, deixando de haver um equilíbrio entre cargas positivas (protões) e cargas negativas (electrões) como acontece no hidrogénio a temperaturas normais. É necessário o uso destes toróides magnéticos para se poder manter o plasma dentro de uma estrutura fechada mas sem entrar em contacto com a superfície interna porque a temperaturas tão altas qualquer material ficaria destruído. Isso é conseguido através da repulsão magnética a que o plasma é sujeito. Como as forças repulsivas têm uma direcção de fora para dentro de uma forma uniforme, o plasma é repelido para o interior da estrutura afastando-se da sua superfície interior.

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