Os problemas da fusão nuclear estão sendo derrubados um a um: o otimismo começa a deixar o negacionismo para trás

O IFMIF-DONES tem um papel essencial no desenvolvimento dos materiais que serão usados nos reatores de fusão

Fonte: Xataka Brasil

Os desafios da fusão nuclear são de fato intimidadores. Afinal, tentar replicar aqui na Terra e em pequena escala as mesmas reações que ocorrem no interior das estrelas é um desafio gigantesco.

Mesmo assim, a humanidade já percorreu uma parte importante desse caminho. Há quem diga que pouco se avançou desde a Segunda Guerra Mundial, mas como veremos neste artigo, essa visão não corresponde à realidade. Ainda há muito a fazer, mas o progresso já foi enorme.

Para que as usinas equipadas com reatores de fusão sejam viáveis, ainda é preciso resolver alguns problemas com os quais os engenheiros seguem lidando. Hoje, os principais desafios da fusão nuclear estão no campo da engenharia, e não mais na ciência básica.

A boa notícia é que a Espanha terá um papel ativo na busca por soluções, graças ao IFMIF-DONES (Instalação Internacional de Irradiação de Materiais para Fusão), que está sendo construída em Escúzar, na região de Granada.

O objetivo dessa instalação será desenvolver uma fonte capaz de produzir nêutrons de alta energia com intensidade e volume suficientes para testar os materiais que poderão ser usados nas futuras usinas de fusão. Esse é um dos desafios que ainda estão em aberto, mas muitos outros já foram superados graças ao enorme trabalho realizado por cientistas em reatores experimentais, como o já aposentado JET (Joint European Torus), instalado em Oxford, na Inglaterra.

A expectativa agora está nos próximos passos. Que o reator JT-60SA, de Naka, no Japão, e principalmente o ITER (Reator Termonuclear Experimental Internacional), estejam à altura do que prometem.

EUROfusion e a Universidade do Texas trouxeram duas contribuições importantes nesse avanço.

De forma intuitiva, podemos imaginar um reator de fusão nuclear como uma panela de pressão onde se cozinham dois ingredientes essenciais: deutério e trítio. Para que os núcleos desses dois isótopos do hidrogênio se fundam e liberem o nêutron que, no fim das contas, permitirá gerar uma enorme quantidade de energia, é preciso confiná-los em um plasma extremamente quente.

Esse processo só acontece quando a temperatura atinge pelo menos 150 milhões de graus Celsius.

Os cientistas já sabem como fazer os núcleos de deutério e trítio se fundirem, então submetê-los à pressão e temperatura necessárias já não é mais um problema. O verdadeiro desafio agora está em manter as turbulências sob controle. Caso contrário, o plasma se desestabiliza, a densidade nas regiões críticas é comprometida e a reação de fusão não consegue se sustentar ao longo do tempo.

Os mecanismos por trás desse processo são extremamente complexos, mas pouco a pouco os físicos e engenheiros que trabalham com energia de fusão estão conseguindo compreendê-los melhor.

De forma geral, a meta é reduzir ao máximo as turbulências para minimizar a perda de energia do plasma. Para isso, os pesquisadores contam com duas ferramentas promissoras: a inteligência artificial, que tem sido essencial para entender o comportamento do plasma, e os ímãs supercondutores ReBCO. Inclusive, o reator de fusão SPARC, atualmente em construção pela empresa norte-americana Commonwealth Fusion Systems (CFS), já utiliza essa tecnologia.

Recentemente, a EUROfusion - organização europeia responsável por impulsionar e apoiar a pesquisa científica voltada para viabilizar o plano europeu de fusão nuclear - fez uma contribuição importante nessa área.

A entidade demonstrou que, em reatores do tipo tokamak, como o JET ou o ITER, é possível adotar um modo de operação conhecido como QCE (Quasi-Continuous Exhaust). Esse regime é capaz de eliminar as instabilidades periódicas que ocorrem na borda do plasma, ao mesmo tempo em que mantém uma alta densidade nessa região do gás e preserva um nível elevado de energia.

Aos poucos, o confinamento e a estabilização do plasma deixam de ser um obstáculo.

A outra contribuição recente que vale a pena explorarmos veio de um grupo de pesquisadores da Universidade do Texas e do Laboratório Nacional de Los Álamos, nos Estados Unidos. No artigo publicado na revista Physical Review Letters, esses cientistas propõem a criação de um sistema de confinamento magnético sem vazamentos, capaz de operar dez vezes mais rápido do que o método padrão - sem perder precisão.

Essa inovação é relevante porque ajuda a resolver um dos grandes desafios da fusão: manter as partículas de alta energia contidas dentro do reator. Isso evita a perda de temperatura e densidade nas regiões críticas do plasma, o que é essencial para sustentar a reação ao longo do tempo.

Sim, ainda há muito a ser feito no campo da fusão nuclear, como mencionei antes. Mas estamos, sem dúvida, cada dia mais próximos de alcançar a tão esperada energia de fusão comercial.