Diferentemente da fissão nuclear, a fusão requer a união entre o núcleo de 2 átomos. Esse fenômeno acontece na natureza sob as gigantescas pressões e temperaturas no interior das estrelas. É lá que os elementos químicos se formam.
No nosso Sol, os átomos de hidrogênio (que possui apenas 1 próton no seu núcleo) se fundem nuclearmente para gerar Hélio (que possui dos prótons no seu núcleo), um gás inerte, e liberam energia.
Em última instância, todas as pesquisas de fusão nuclear em andamento são para, nas condições da Terra, reproduzir esse fenômeno e usar essa liberação de energia para gerar eletricidade. O que possibilitará à humanidade uma fonte segura e inesgotável de eletricidade limpa, abundante e sem carbono.
Sob a gravidade muito menor da Terra, para forçar os prótons – que são positivos e por isso se repelem – a se chocarem e se fundirem, é preciso descomunais temperaturas, e é por isso que a fusão requer uma temperatura dez vezes maior do que a na qual ocorre no Sol.
Para a fusão ocorrer, é preciso gerar um plasma – o chamado quarto estado da matéria -, que só contém íons em tão alta velocidade que se consegue superar a repulsão de cargas de mesmo nome, até que passe a predominar a força nuclear forte, ocorrendo fusão.
A essas temperaturas, era preciso criar um jeito de “engarrafar o sol” – para evitar que o reator derreta -, e isso foi solucionado nos anos 1950 pelos cientistas soviéticos, que propuseram o Tokamak, uma máquina no formato toroidal (no popular, rosca) em que o plasma fica confinado por forte campo magnético gerado por grandes imãs.
É isso que leva cientistas a comemorarem recordes como o do reator experimental de fusão nuclear, o EAST, que vem sendo chamado de “Sol Artificial chinês”, que no final de maio alcançou a temperatura de 120 milhões de graus Celsius durante 101 segundos e depois, ao manter por 20 segundos a temperatura em 160 milhões de graus centígrados (mais de dez vezes a temperatura no interior do Sol).
O recorde mundial anterior era de um reator experimental sul-coreano, de 100 milhões de graus Celsius por 100 segundos, atingido no ano passado.
Os 35 países mais avançados tecnologicamente do mundo formaram um consórcio para desenvolver conjuntamente a tecnologia para tornar isso realidade, o Reator Termonuclear Experimental Internacional (ITER), que está em fase de finalização no sul da França, 75% já completado.
Os países membros do ITER contribuem fabricando partes do projeto e com soluções de engenharia. Há ainda outros projetos em andamento para chegar à fusão nuclear, utilizando laser. Os novos materiais supercondutores que possibilitam criar campos magnéticos mais intensos também somam rumo à fusão nuclear.
O objetivo do projeto ITER é gerar dez vezes mais energia do que é usada para gerar e manter controladamente o plasma por seis minutos, demonstrando que a tecnologia está pronta.
A câmara toroidal do ITER tem 30 metros de diâmetro e 16 mil metros cúbicos. O Solenoide Central está sendo fabricado pela empresa norte-americana General Atomics, e é o imã mais poderoso já construído no mundo. O primeiro módulo já está a caminho da França.
Foi uma década de pesquisa e desenvolvimento, até à fabricação. Há cinco módulos adicionais, mais um sobressalente. Quando totalmente montado, o dispositivo terá 18 metros de altura, 4,25 metros de largura e pesará mil toneladas.
O primeiro plasma do ITER deverá ser acionado em 2025, e espera-se que todas as questões tecnológicas chaves estejam solucionadas até 2035, quando está previsto executar a fusão propriamente dita, como planejado, gerando 500 megawatts. Com as lições aprendidas no ITER, terá início o desenvolvimento de um reator comercial.
Por serem mais instáveis, o que torna mais fácil a fusão, o reator termonuclear irá usar como combustível o deutério e o trítio, que são dois isótopos do hidrogênio, com respectivamente um e dois nêutrons. O deutério é abundante na água do mar e o trítio pode ser obtido bombardeando com nêutrons o lítio.
Ao fundir os dois, obtém-se um átomo de hélio-4, que possui no núcleo dois prótons e dois nêutrons, e libera um nêutron em alta velocidade. É o que irá esquentar a água que irá movimentar as turbinas e produzir eletricidade.
A fusão nuclear não emite CO2 e o hélio, que é um gás nobre e, portanto, inerte, também não é tóxico. Não existe o risco de outra Fukushima ou Chernobyl, já que, por suas características intrínsecas, caso haja algum imprevisto, cessa o acionamento do plasma, que resfria em segundos. Não gera o lixo atômico visto nas usinas de fissão nuclear, nem produz emissões de gás de efeito estufa.
Além da segurança e limpeza, há a eficácia. A fusão de 1 kg de deutério e trítio produz 93,6 GWH, o que é quatro vezes a energia produzida pela fissão da mesma quantidade de urânio-235. E um milhão de vezes maior do que a energia produzida pela combustão de 1 kg de gasolina.
Antonio Pimenta Artur Freitas
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