Como será a próxima revolução da energia nuclear que está na mira da ciência?

Reação que gera energia ilimitada e limpa, sem rejeitos nucleares ou gases do efeito estufa, é considerada o ‘Santo Graal’ da geração energética, mas ainda há um longo caminho a percorrer

Por Roberta Jansen – Jornal Estadão

Cientistas americanos anunciaram no início do mês ter conseguido repetir pela segunda vez uma reação de fusão nuclear capaz de produzir um volume de energia maior do que o que foi gasto para realizá-la. O grande objetivo, há muito perseguido pela ciência, é conseguir, algum dia, produzir energia em larga escala por meio da fusão nuclear – algo que poderia nos fornecer energia limpa e ajudar a resolver a questão climática mundial.

Esta segunda experiência feita no Laboratório Nacional Lawrence Livermore, na Califórnia, seria mais um passo crucial na busca por uma fonte de energia ilimitada, limpa e barata. Essa jornada pode ainda levar décadas para ser concluída. Desta vez, os cientistas americanos dizem ter produzido ainda mais energia do que em dezembro, quando anunciaram o feito inédito com grande alarde em coletiva de imprensa.

A fusão de átomos já havia sido alcançada antes, mas apenas o laboratório americano conseguiu gerar mais energia do que a que foi gasta no processo; o que os físicos chamam de ignição por fusão. Alcançar a ignição ainda é o maior obstáculo ao uso da fusão nuclear como forma alternativa de gerar energia limpa em larga escala.

O problema é que os cientistas não apresentaram ainda um estudo publicado e revisado por pares nem da primeira experiência, nem da segunda, como é praxe no meio científico.

“Há uma distância gigantesca entre o que dizem ter conseguido e o uso comercial”, frisou o físico Marcelo Yamashita, da Unesp. “Em tese, é uma descoberta importante, mas, para dizer que qualquer coisa foi descoberta, é preciso publicar um artigo científico revisado por pares; esse anúncio não teve nenhuma publicação.”

Em comunicado enviado à imprensa, o porta-voz do laboratório federal americano, Paul Rhien, afirmou que novas experiências estão em andamento.

“Na experiência conduzida em 30 de julho, repetimos a ignição”, informou. “Análises desses resultados estão a caminho, mas podemos confirmar que a experiência produziu uma quantidade de energia maior do que a de dezembro.”

Análises desses resultados estão a caminho, mas podemos confirmar que a experiência produziu uma quantidade de energia maior do que a de dezembro.

Paul Rhien, porta-voz do laboratório federal americano

Rhien afirmou ainda que o laboratório “não vai discutir mais detalhes” da experiência de julho até que novas análises sejam concluídas. Mas o grupo “planeja compartilhar os resultados em conferências científicas e em publicações revisadas por pares como parte do nosso processo normal de comunicar resultados científicos.”

A experiência foi feita com o emprego de 192 feixes de laser direcionados para o interior de um cilindro metálico onde uma cápsula do tamanho de uma ervilha continha uma pequena quantidade de dois isótopos do hidrogênio: o deutério e o trítio. O aquecimento do cilindro pelos feixes de laser gerou o calor necessário para provocar a fusão nuclear. Foram gerados 3,15 megajoules de energia, 50% mais do que a lançada pelos lasers no cilindro.

“Essa quantidade de energia é suficiente para ferver cerca de dez litros de água”, comparou o físico Gustavo Canal, do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF/USP), especialista em fusão nuclear. “A importância desse experimento não foi mostrar que vamos usar reatores a laser para promover a fusão nuclear em larga escala. Essa é uma forma muito cara e pouco eficiente de estimular essa reação. Mas, sim, que é possível obtermos em laboratório a ignição por fusão. Foi uma prova de conceito.”

A importância desse experimento não foi mostrar que vamos usar reatores a laser para promover a fusão nuclear em larga escala. Essa é uma forma muito cara e pouco eficiente de estimular essa reação. Mas, sim, que é possível obtermos em laboratório a ignição por fusão. Foi uma prova de conceito.

Atualmente, as usinas nucleares usam a fissão, que cria energia ao dividir o núcleo do átomo. Embora as usinas nucleares produzam energia limpa, elas sempre geraram preocupação quanto à segurança por conta dos rejeitos radioativos que geram. A fusão, por sua vez, cria energia ao unir átomos.

Há muito tempo é um grande sonho dos cientistas porque ela poderia gerar energia limpa sem a geração de radioatividade ou risco de colapso. Além disso, o ‘combustível’ para a fusão é formado por átomos de hidrogênio pesado, que pode ser encontrado em algo que a Terra oferece em abundância: água do mar. Não é necessária a mineração de urânio.

Para que a fusão ocorra os átomos precisam vencer a força eletroestática que faz com partículas de carga idêntica naturalmente se afastem. A força eletroestática só pode ser sobrepujada pela força nuclear forte, a mesma que mantém nêutrons e prótons unidos dentro do núcleo do átomo. Esse processo ocorre naturalmente nas estrelas, como o Sol.

Em laboratório, a forma de fundir os núcleos atômicos é promovendo o seu confinamento, por meio da aplicação de grandes campos magnéticos, e da aplicação de calor intenso. No caso da experiência americana, esse calor foi gerado pelos feixes de laser. Esse método, no entanto, não é considerado o mais eficiente para a geração de energia de forma contínua.

Atualmente, os cientistas americanos só conseguem criar a reação de fusão uma vez por dia porque precisam esperar que os lasers usados na experiência sejam resfriados. Uma fusão comercialmente viável, no entanto, precisaria acontecer várias vezes por segundo.

Na grande maioria dos laboratórios internacionais que busca a fusão é usado um reator de fusão (chamado de tokamak, um acrônimo russo para câmara toroidal com bobinas magnéticas) com plasma aquecido a temperaturas mais altas que a do Sol, que seria capaz de gerar o calor necessário de forma constante.

Atualmente, o mais potente reator de fusão do mundo é o Joint European Torus (JET), no Reino Unido. Em breve, no entanto, ele será superado pelo International Thermonuclear Experimental Reactor (Iter), que está sendo construído na França e deve começar a funcionar em 2025

A previsão é de que o Iter já consiga gerar um volume significativo de energia de forma contínua. Além dos grandes laboratórios, há cerca de 40 startups em todo o mundo em busca da fusão.

O Brasil também tem um tokamak para chamar de seu, no Laboratório de Física de Plasma da USP; o único do hemisfério sul. O País também está construindo um reator de fusão mais potente, em Sorocaba. Canal acredita que, em dez anos, já teremos um protótipo para geração de energia em larga escala.

“A fusão resolveria em definitivo nosso problema de energia, sem dejetos radioativos e sem gases do efeito estufa; por isso é chamado de o Santo Graal da energia”, explicou Canal, que é um dos autores do Programa Nacional de Fusão Nuclear. “Quem conseguir fazer isso primeiro, vai dominar o planeta.”