Ciência e Tecnologia

Por que a fusão nuclear é tão difícil?

Fusão nuclear
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Há cerca de 5 mil anos, a civilização Asteca acreditava que o Sol era de extrema importância para a vida e que só poderia sustentar ele por meio do sangue de sacrifícios humanos. Hoje, sabemos que o Sol é essencial para nós, mas sabemos que não precisamos mantê-lo, ainda bem. O que faz com que ele emitinda luz e calor há milênios é uma reação chamada fusão nuclear, que é a mesma coisa que acontece em outras estrelas.

Fusão e fissão nuclear

Em maio de 2020, líderes de projetos, físicos e experts em diferentes áreas que lidam com a ciência e a tecnologia se reuniram para a Conferência de Energia de Fusão, deixando claro que esse assunto está em alta e possui relevância. Esses estudos apontam para um caminho em que a fusão nuclear será uma fonte de energia no futuro. Mas, como ela funciona exatamente? 

A fusão nuclear e a fissão nuclear são diferentes. Na fissão, pegamos átomos pesados e usamos processos nucleares para destruir ou fissionar os átomos, que é basicamente partir eles ao meio. Mas a fusão nuclear é o oposto! Pegamos átomos leves, como hidrogênio, e criamos hélio, o que libera muita energia no processo. Não é por acaso que o Sol é tão potente que é possível sentir o calor dele a 150 milhões de quilômetros.

Já usamos a fissão nuclear para produzir energia, já que tanto ela quanto a fusão nuclear são bem limpas se analisarmos o impacto ao meio ambiente. Elas não produzem gases de efeito estufa e nem causam danos à camada de ozônio. Mas, no caso da fissão, os componentes necessários são perigosos por serem radioativos e usados em armas. Então, é discutido se a maior barreira para criar mais usinas nucleares é social e política e não tecnológica. Sem contar que essas usinas são bem fáceis de serem feitas.

Fusão nuclear

No caso da fusão nuclear, a história é outra. O combustível da fusão nuclear seria o deutério, um tipo de hidrogênio formado por um próton e um nêutron, diferente do hidrogênio comum, que tem só um próton. Além disso, precisamos de lítio e berílio, que são metais fáceis de conseguir e nem são radioativos. Então qual é o problema?

É díficil iniciar e manter a fusão nuclear. Isso significa que se tivesse algum problema em uma usina de fusão nuclear, não teríamos uma explosão ou outra reação. A usina simplesmente desligaria, por assim dizer. Essa usina seria perfeitamente limpa, mas o problema é que fazer a fusão de forma eficiente e em escala é muito complicado.

Energia do sol

Sol

Fotografia do Sol pela Nasa

A fusão nuclear que acontece no Sol se chama cadeia Próton-próton. Nesse caso, você precisa de alta pressão e temperatura, 4 prótons e um tanto de sorte. A pressão e temperatura faz os prótons colidirem e a sorte faz com que 2 dos prótons se transformem em nêutrons por meio de processos radiativos. Nesse processo, muita energia é liberada, sendo cerca de 4 vezes mais que na fissão nuclear.

Isso é difícil, na Terra, por conta da sorte. No Sol, a temperatura e a pressão naturalmente induzem à fusão. Na Terra, conseguimos criar condições bem parecidas nos experimentos, mas é necessário melhorar as propriedades do confinamento e estabilidade do plasma. Cientistas e engenheiros do mundo todo estão testando novos materiais e tecnologias para conseguir repetir a fusão nuclear em larga escala.

Pesquisas do tipo são feitas em mais de 50 países e processos de fusão já foram demonstrados com sucesso em vários experimentos. Mas, sem as quantidades necessárias para realmente gerar energia como desejamos que seja. O tempo que vai levar para finalizar esses processos depende da mobilização do mundo todo.

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