Hoje em dia só conseguimos utilizar a energia por fissão nuclear. No entanto, a fissão gera bastante resíduos perigosíssimos, além dos diversos acidentes já ocorridos. Portanto, a melhor saída é a fusão nuclear- muito mais limpa e mais segura. Mas nunca conseguimos criar um reator de fusão nuclear eficiente.
Um grupo de cientistas do Centro de Culham para Energia de Fusão (CCFE) tem novidades no Mega AMP Spherical Tokamak (MAST), o projeto de desenvolvimento de um reator de fusão nuclear comercialmente e energeticamente viável. No momento, eles conseguiram o primeiro plasma no reator – você já vai entender o que isso significa.
Para chegar nesse resultado, foram sete anos de muito trabalho e um gasto total de 55 milhões de libras esterlinas (equivalente a cerca de 407 milhões de reais, em 3 de novembro de 2020, no momento que escrevo esse texto).
Fusão e fissão
Conforme já abordamos aqui, a fusão e a fissão nuclear são duas coisas completamente diferentes. Embora sejam extremamente complexas, entender o princípio básico de funcionamento é um pouco mais simples.
A fissão nuclear é o que atualmente fazemos nas usinas nucleares. Na fissão, você divide os átomos, por isso precisamos de material radioativo. Esses materiais decaem naturalmente pela instabilidade de seu núcleo. Em uma usina, amplificamos o processo.
As usinas geralmente utilizam o urânio. Ao bombardear os átomos com nêutrons, você liberar partículas e energia de dentro deles. Essa energia, então, é convertida em eletricidade através da movimentação do vapor de água, que se aqueceu com a liberação da radiação. Conforme o elemento decai ele se transforma em outros elementos. Por exemplo, um dos materiais descartados pelas usinas é o plutônio, que surge com o decaimento do urânio e é empregado em bombas nucleares.
Já a fusão nuclear é muito mais limpa, pois não necessita de materiais radioativos. É a fusão nuclear que ocorre nas estrelas, o que inclui o Sol. Atualmente, o Sol funde principalmente núcleos de hidrogênio. Isso dá origem a um átomo de hélio e energia. Podemos fundir também o átomo de hélio, dando origem ao átomo de berílio. As estrelas fundem todos os elementos mais leves do que o ferro.
Desafios técnicos em um reator de fusão nuclear
No entanto, para realizar a fusão nuclear, necessitamos de muita pressão. Na fusão você junta os núcleos dos átomos, como o próprio nome sugere. Portanto, necessitamos de uma pressão grande o suficiente para juntá-los. É aí que entra a parte difícil. Gastamos muita energia para manter as condições de fusão – mais do que geramos.
Além disso, há outro grande desafio. Para iniciar a fusão, precisamos do plasma. O plasma é um estado da matéria muito energético. Quando você aquece um líquido ele se torna gás, correto? Quando você aquece o gás, então, ele se torna plasma. Nem preciso de contar que o plasma é extremamente quente.
Então, lidar com esse plasma é complicado. Quem mais sofre é o sistema de exaustão, que processa a energia térmica do plasma. No entanto, projetar o sistema é muito difícil, e nossos modelos atuais precisam de constantes trocas, já que possuem uma vida útil pequena de mais. Isso encarece ainda mais a energia por fusão nuclear.
O MAST original funcionou entre os anos de 1999 e 2013. Após esse primeiro período, o reator já iniciou um upgrade e atualmente passa pelo processo de comissionamento.
“MAST Upgrade nos levará mais perto da sustentabilidade, energia limpa de fusão. Esse experimento abrirá novas portas e testará tecnologias nunca testadas antes. Isso assegura o Reino Unido na principal liga de de países trabalhando com a fusão”, explica em um comunicado Ian Chapman, chefe da UKAEA, agência que regula a energia nuclear no Reino Unido.
