O verdadeiro avanço da energia de fusão ainda está a décadas de distância

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Semana passada, dentro um tambor folheado a ouro em um laboratório do norte da Califórnia, um grupo de cientistas recriou brevemente a física que alimenta o sol. Seu experimento noturno envolveu o disparo de 192 lasers na cápsula, que continha uma pastilha do tamanho de um grão de pimenta cheia de átomos de hidrogênio. Alguns desses átomos, que normalmente se repelem, foram misturados e fundidos, um processo que produz energia. Pelos padrões das reações de fusão terrestre, era um muito de energia. Durante anos, os cientistas fizeram esse tipo de experimento apenas para vê-lo ficar aquém da energia usada para cozinhar o combustível. Desta vez, finalmente, eles o ultrapassaram.

Essa façanha, conhecida como ignição, é uma grande vitória para quem estuda a fusão. Os cientistas só tiveram que olhar para as estrelas para saber que tal fonte de energia é possível – que combinar dois átomos de hidrogênio para produzir um átomo de hélio acarreta uma perda de massa e, portanto, de acordo com E = mc2, uma liberação de energia. Mas tem sido um caminho lento desde a década de 1970, quando os cientistas definiram pela primeira vez o objetivo da ignição, também conhecido como “ponto de equilíbrio”. No ano passado, pesquisadores do National Ignition Facility do Lawrence Livermore Lab chegaram perto, gerando cerca de 70% da energia do laser que dispararam no experimento. Eles prosseguiram com os experimentos. Então, no dia 5 de dezembro, pouco depois da 1h, eles finalmente tiraram a foto perfeita. Dois megajoules em; 3 megajoules fora. Um ganho de 50 por cento de energia. “Isso mostra que isso pode ser feito”, disse Jennifer Granholm, secretária de energia dos Estados Unidos, em entrevista coletiva nesta manhã.

Para cientistas de fusão como Mark Cappelli, um físico da Universidade de Stanford que não esteve envolvido na pesquisa, é um resultado emocionante. Mas ele adverte que aqueles que depositam esperanças na fusão como uma fonte de energia abundante, livre de carbono e livre de resíduos em um futuro próximo podem ficar esperando. A diferença, diz ele, está em como os cientistas definem o ponto de equilíbrio. Hoje, os pesquisadores do NIF disseram que obtiveram tanta energia quanto o laser disparado no experimento – uma conquista enorme e há muito esperada. Mas o problema é que a energia nesses lasers representa uma pequena fração da total energia envolvida no disparo dos lasers. Por essa medida, o NIF está recebendo muito menos do que está ganhando. “Esse tipo de ponto de equilíbrio está muito, muito, muito longe”, diz Cappelli. “Isso é daqui a décadas. Talvez até meio século depois.

O problema são os lasers ineficientes. A geração de energia de fusão usando o método do NIF envolve disparar dezenas de feixes em um cilindro de ouro chamado hohlraum, aquecendo-o a mais de 3 milhões de graus Celsius. Os lasers não atingem o combustível diretamente. Em vez disso, seu objetivo é gerar “uma sopa de raios-X”, diz Carolyn Kuranz, pesquisadora de fusão da Universidade de Michigan. Estes bombardeiam o minúsculo pellet de combustível que consiste nos isótopos de hidrogênio, deutério e trítio, e o esmagam.

Isso deve ser feito com perfeita precisão simétrica – uma “implosão estável”. Caso contrário, o pellet enrugará e o combustível não aquecerá o suficiente. Para alcançar o resultado da semana passada, os pesquisadores do NIF usaram modelos de computador aprimorados para aprimorar o design da cápsula que contém o combustível e calibrar os feixes de laser para produzir a dispersão correta de raios-X.

Atualmente, esses lasers emitem cerca de 2 megajoules de energia por pulso. Para os cientistas da fusão, essa é uma quantidade enorme e empolgante de energia. É apenas equivalente à energia usada em cerca de 15 minutos de funcionamento de um secador de cabelo – mas entregue de uma só vez, em um milionésimo de segundo. A produção desses feixes no NIF envolve um espaço quase do tamanho de um campo de futebol, repleto de lâmpadas piscantes que excitam as hastes de laser e propagam os feixes. Só isso consome 300 megajoules de energia, a maior parte perdida. Acrescente a isso camadas de sistemas de refrigeração e computadores e você obtém rapidamente uma entrada de energia que é várias ordens de magnitude maior do que a energia produzida pela fusão. Assim, o primeiro passo para a fusão prática, segundo Cappelli, é usar lasers muito mais eficientes.



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