Físicos norte-americanos confirmaram que alcançaram um estágio na fusão nuclear chamado “plasma em chamas” no ano passado.
Há um esforço de longa data para quebrar a energia de fusão porque ela promete uma fonte ilimitada de energia limpa.
A queima de plasma ocorre quando as reações de fusão se tornam a fonte dominante de aquecimento no processo, em vez de energia introduzida de fora.
O palco foi visto em experimentos realizados no National Ignition Facility (NIF), na Califórnia.
A conquista é descrita em dois artigos publicados na revista acadêmica Nature.
A energia nuclear existente depende de um processo chamado fissão, onde um elemento químico pesado é dividido para produzir outros mais leves. A fusão funciona combinando dois elementos leves para fazer um mais pesado.
Pesquisadores têm trabalhado no problema da fusão nuclear desde a década de 1950. É o processo que alimenta o Sol, e o esforço às vezes é comparado à construção de uma estrela na Terra. No entanto, transformar a fusão nuclear em uma fonte de energia comercialmente viável provou ser difícil.
Fazer as reações acontecerem não é o problema; o truque é obter mais energia do processo de fusão do que você coloca.
Para isso, o NIF usa um poderoso laser para aquecer e comprimir o combustível de hidrogênio dentro de uma cápsula. Os 192 feixes deste laser – o exemplo de maior energia do mundo – são direcionados para uma cápsula do tamanho de um grão de pimenta contendo deutério e trítio – diferentes formas do elemento hidrogênio.
Isso comprime o combustível a 100 vezes a densidade do chumbo e o aquece a 100 milhões de graus Celsius – mais quente que o centro do Sol. Aquecer o alvo dessa maneira gera um gás eletricamente carregado chamado plasma. No plasma, as partículas de elétrons são retiradas dos átomos, deixando as partes conhecidas como núcleos atômicos. Estes podem se fundir, gerando energia no processo.
O interior de uma estrutura de suporte na fonte NIFImage, LLNL
Legenda da imagem,
NIF é baseado em Livermore na Califórnia
Quando as reações de fusão se tornam a fonte dominante de aquecimento no plasma, em vez da energia do laser necessária para iniciar o processo, o calor fornece a energia para ainda mais fusão.
“Nestes experimentos, alcançamos, pela primeira vez em qualquer instalação de pesquisa de fusão, um estado de plasma em chamas onde mais energia de fusão é emitida do combustível do que o necessário para iniciar as reações de fusão, ou a quantidade de trabalho realizado no combustível”. disse Annie Kritcher, física do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), onde o NIF está sediado.
Seu colega do LLNL, Alex Zylstra, acrescentou: “Experiências ao longo de décadas produziram reações de fusão usando grandes quantidades de aquecimento ‘externo’ para aquecer o plasma – agora, pela primeira vez, temos um sistema em que a própria fusão está fornecendo a maior parte do aquecimento .
“Este é um marco importante no caminho para níveis ainda mais altos de desempenho de fusão”.
Tentativas anteriores para alcançar este estágio foram limitadas por desafios no controle da forma do plasma. Mas os pesquisadores do NIF criaram um projeto experimental aprimorado envolvendo o uso de cápsulas que podem conter mais combustível e absorver mais energia enquanto contêm o plasma.
Mesmo quando a queima do plasma é alcançada, a energia ainda é perdida no processo. Mas este é um dos últimos marcos restantes antes do objetivo maior do NIF de “ignição” e produção de energia autossustentável.
Durante a ignição, a energia liberada através das reações de fusão excede a fornecida ao combustível pelo laser.
Em agosto de 2021, o NIF informou que eles atingiram cerca de 70% do caminho para a ignição.
