Entenda o que é energia de fusão, que pode revolucionar a economia mundial

Plasma flowing from ball, illustration.
Plasma flowing from ball, illustration.
  • Fusão consegue gerar uma grande quantidade de energia apenas da água;

  • Processos é o mesmo que acontece no Sol;

  • Cientistas exploram também o uso da fusão para armamentos.

No dia 8 de agosto de 2021, 192 feixes de laser bombearam uma quantidade de energia maior do que toda a rede elétrica dos Estados Unidos em uma pequena cápsula de ouro, conseguindo acender, ainda que por uma fração de segundo, o mesmo fogo termonuclear que queima no Sol.

Esse experimento em energia de fusão foi realizado pelo National Ignition Facility no Lawrence Livermore National Laboratory, na Califórnia, e foi detalhado em três novos artigos científicos, publicados na Physical Review Letters e na Physical Review E.

De acordo com os textos, os pesquisadores conseguiram alcançar o momento de "ignição", uma das etapas crucial para comprovar que a fusão nuclear controlada é um método viável de geração de energia. Ainda assim, os resultados de 2021 ainda estão longe de significar a existência de um reator de fusão prático.

O processo de fusão nuclear envolve a fusão de dois elementos químicos, geralmente isótopos de hidrogênio, em hélio. Esse processo libera quantidades enormes de energia, e é igual ao que acontece para gerar luz nas estrelas, como no Sol.

Uma usina de fusão seria capaz de produzir energia abundante utilizando somente o hidrogênio da água como combustível, e liberando apenas hélio como resíduo. Diferentemente da fissão nuclear, que normalmente utiliza o Urânio-235, não há risco de derretimentos do reator ou vazamentos de radiação.

O controle de uma reação de fusão por tempo suficiente para gerar energia escapa das mãos dos cientistas e engenheiros há décadas. Diversos experimentos e designs de reatores falharam em alcançar o ponto de "ignição", em que a energia liberada na reação de fusão é maior do que a quantidade de energia necessária para gerar e manter essa reação.

O experimento de 8 de agosto de 2021 exigiu 1,9 megajoules de energia na forma de lasers ultravioleta, conseguindo gerar uma reação que liberou cerca de 70% da energia colocada no experimento. A saída, em outras palavras, foi de mais de um quatrilhão de watts de potência, mesmo sendo liberada por apenas uma pequena fração de segundo.

“O tiro recorde foi um grande avanço científico na pesquisa de fusão, que estabelece que a ignição por fusão no laboratório é possível no NIF”, disse Omar Hurricane, cientista-chefe do programa de fusão por confinamento inercial do Lawrence Livermore National Laboratory, em comunicado.

No entanto, tentativas subsequentes de tentar replicar o experimento alcançaram apenas uma faixa de 400 a 700 quilojoules, levando alguns pesquisadores a sugerir que o projeto Instalação Nacional de Ignição é um beco sem saída técnica. “Acho que eles deveriam chamar isso de sucesso e parar”, disse o físico e ex-pesquisador de fusão a laser do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA Stephen Bodner à Nature.

Os novos estudos publicados revelam que os pesquisadores do National Ignition Facility estão dispostos a continuar com suas linhas de pensamento. A instituição recebeu cerca de US$ 3,5 bilhões para ser construída e gerida, mais de US$ 2 bilhões a mais do que o esperado. O projeto também está atrasado em provar que a ignição é possível, visto que o prazo inicial para isso era o ano de 2012.

Isso, contudo, pode ser explicado diante o grande escopo das pesquisas realizadas nas instalações. Os cientistas não estão focados somente no desenvolvimento de usinas de fusão, como também no uso bélico da tecnologia.

“Estamos operando em um regime que nenhum pesquisador acessou desde o fim dos testes nucleares”, disse Hurricane. “É uma oportunidade incrível para expandir nosso conhecimento à medida que continuamos a progredir.”