O avanço no desenvolvimento da fusão nuclear

Enviado por antonio francisco

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Cientistas anunciam importante avanço nas pesquisas sobre fusão nuclear

Por Mariette LE ROUX | AFP 

Cientistas anunciaram nesta quarta-feira um importante avanço na longa busca do desenvolvimento da fusão nuclear, o que para alguns representa o sonho de uma fonte de energia limpa e ilimitada.

Presente no Sol e em muitas outras estrelas, a fusão implica na liberação de energia por meio da união de núcleos atômicos, ao contrário da provocada pela fissão nuclear, princípio físico da bomba atômica e da energia nuclear usada atualmente nas usinas.

Décadas de trabalho sobre a fusão tentaram superar um obstáculo gigantesco: a enorme quantidade de energia necessária para desencadear o processo.

No entanto, experiências de laboratório, descritas nesta quarta-feira por um grupo de cientistas nos Estados Unidos, permitiram fazer grandes avanços na superação destes obstáculos.

Em artigo publicado na revista Nature, cientistas americanos afirmaram ter sido os primeiros a obter mais energia de uma reação de fusão do que a absorvida pelo combustível usado para provocá-la.

Eles fixaram 192 feixes de laser na direção de um ponto mais estreito do que a largura de um cabelo humano para gerar energia suficiente para comprimir uma minúscula cápsula de combustível a um tamanho 35 vezes menor que o original.

Com duração de menos de um bilionésimo de segundo, a reação liberou energia equivalente à armazenada em duas baterias AA (17.000 Joules) na última experiência realizada em novembro de 2013.

Apesar de “modesta”, segundo os pesquisadores, a liberação de energia foi maior do que a energia absorvida pelo combustível, estimada entre 9.000 e 12.000 Joules.

“Isto é o mais próximo que se chegou” do sonho de gerar energia viável resultante de uma fusão, disse Omar Hurricane, chefe da equipe que realizou o estudo na estatal National Ignition Facility (NIF), da Califórnia.

A energia é dez vezes superior à alcançada anteriormente, embora haja alguns matizes.

Não se trata de uma reação sustentada, o tão buscado momento de “ignição”, e a pergunta sobre a eficiência energética, ou seja, a liberação de uma energia superior à consumida para lançar o processo, permanece sem resposta.

Neste caso, os feixes de laser liberaram 1,9 milhão de Joules de energia – o equivalente a uma pequena bateria de carro -, dos quais só entre 9.000 e 12.000 Joules foram absorvidos pelo combustível.

“Só algo da ordem de 1% da energia que usamos com o laser termina no combustível, ou até menos”, disse a co-autora do estudo, Debbie Callahan. “Há muito espaço para continuarmos avançando”, prosseguiu.

O método precisa ser aperfeiçoado e o rendimento deve ser 100 vezes melhor “antes de que possamos chegar ao ponto de ignição”, acrescentou Hurricane.

“Honestamente, não podemos dizer quando alcançaremos uma ignição. Estamos trabalhando como loucos para conseguir. Nossos conhecimentos teóricos nos dizem que se continuarmos nesta direção, temos uma possibilidade”, prosseguiu.

A ignição também requer auto-propagação, por meio da qual as primeiras partículas fundidas causam o calor e a pressão necessários para gerar outras, criando assim novas partículas e melhorando o rendimento.

Os últimos experimentos no NIF, um feito em setembro do ano passado e o outro em novembro, foram os primeiros a lançar provas de que “as partículas deixam um pouco de energia atrás delas”, disse Hurricane.

Recriando as condições do núcleo solar

A fusão nuclear é o oposto da fissão, que implica na divisão de átomos, um princípio no qual se baseiam as bombas atômicas e as usinas nucleares, que apresenta como riscos a proliferação nuclear, assim como os rejeitos perigosos e duradouros.

Os núcleos de deutério e trítio – ambos isótopos obtidos a partir do hidrogênio – podem, ao contrário, se fundir para criar partículas mais pesadas.

Em teoria, a energia gerada através da fusão não resultaria em rejeitos perigosos nem contaminaria a atmosfera. Além disso, o combustível é encontrado com maior abundância: na água do mar, que cobre mais de dois terços do planeta.

O procedimento requer temperaturas extremas e pressões equivalentes às encontradas no nosso sol e em outras estrelas ativas.

Para concretizar este objetivo, Hurricane e sua equipe dispararam seus raios laser contra um cilindro de ouro de dois milímetros de diâmetro, recoberto por dentro por uma camada congelada de combustível de deutério e trítio.

Os feixes de luz entraram através de buracos por um lado e se focaram como raios que impactaram a cobertura externa da cápsula e provocaram sua implosão, algo equivalente a reduzir uma bola de beisebol ao tamanho de uma ervilha.

O processo gera uma pressão 150 bilhões de vezes superior à exercida pela atmosfera terrestre e uma densidade de 2,5 a 3 vezes superior à do núcleo solar, disseram os cientistas.

Segundo o cientista especializado Mark Herrmann, do Pulsed Power Sciences Center, de Albuquerque, trata-se de “um avanço significativo na pesquisa sobre a fusão”.

Redação

8 Comentários

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  1. Fala, Ciência!

    Uma das últimas notícias espetaculares em Física foi em 1919, quando cientistas britânicos comprovaram o desvio da luz das estrelas quando passavam pelo Sol, provando uma das teorias de Albert Eintein, de que a luz tinha massa. De lá para cá, algumas notícias-bomba provaram ser apenas bombas e não notícias.

    Nos anos 90, pesquisadores dos EUA encontraram um tipo de cerâmica com resistência zero à passagem de corrente elétrica em temperatura ambiente. Seria o Santo Graal de todos os engenheiros elétricos do mundo, principalmente entre os especialistas em linhas de transmissão. Como se sabe, a resistência zero só acontece em temperaturas próximas de zero Kelvin, só encontradas no espaço sideral. Trocando os cabos no mundo todo, haveria uma economia espetacular de uns 20% de energia elétrica. Depois revelou-se um traque. Ou truque para arrancar mais verbas federais.

    Mais recentemente, cientistas do CERN, na Suíça, revelaram que numa experiência, algumas partículas haviam excedido a velocidade da luz. Se assim fosse, toda a teoria einsteniana teria sido revogada e haveria urgente necessidade de ser substituída por outra. Exames mais acurados revelaram que houve um curto-circuito nos cabos, que distorceram as medições. Por enquanto, neste começo de século, as teorias de Einstein continuam valendo como nos úlotimos 109 anos.

    Não creio que se chegue a algum resultado na tentativa de se produzir fusão nuclear para fins de produção de eletricidade sem o concurso dos maiores físicos nucleares do mundo e de uma verba de no mínimo US$ 100 bilhões pelo prazo razoável de quinze anos.

    1. 1) O desvio da luz por causa

      1) O desvio da luz por causa da gravidade do Sol não provou que a luz tem massa, ele provou a teoria da relatividade geral, no que ela afirma que a gravidade é resultado de uma deformação no espaço produzida pelos objetos com massa. Como a luz não tem massa, o desvio observado foi devido não à atração gravitacional, mas à mudança da geometria do espaço produzida pela gravidade do Sol.

      2) As cerâmicas citadas não se tornam supercondutoras na temperatura ambiente. Elas se tornam supercondutoras em temperaturas muito abaixo de zero (graus Celsius), equivalentes à temperatura do nitrogênio líquido (que entra em ebulição a 77 graus Kelvin). Os materiais conhecidos anteriormente apresentam supercondutividade a temperaturas muito mais baixas, equivalentes à temperatura do hélio líquido (que entra em ebulição a 4,3 graus Kelvin). Parece pouco mas a diferença é notável, os supercondutores cerâmicos são usados em aceleradores de partículas (como o LHC) e até em linhas de transmissão de força entre centrais elétricas subterrâneas em cidades como Nova Iorque. Porém por exigir que o condutor esteja imerso em nitrogênio líquido com grande dispêndio de energia para tanto. Por isso mesmo seu uso em centrais elétricas só ocorre em algumas instalações especiais onde a redução de tamanho de condutores compensa o alto custo de implantação e manutenção. Eu só ouvi falar em instalações assim em Nova Iorque, mas acredito que sejam usadas em algumas outras cidades com problemas e recursos semelhantes à maior cidade norte americana. Com os materiais anteriormente conhecidos o custo é muito superior, inviabilizando aplicações comerciais, pois o hélio líquido é dificílimo de se produzir e manter. Supercondutores temperatura ambiente são ainda uma possibilidade desejável, mas ainda longe da realidade.

    2. São materiais

      São materiais supercondutores.

      Nos últimos 25 anos avançamos zero no assunto. Para vc ver como ciência é imprevisível.

      Era a aposta número um da galera.

  2. Fala Einstein

    Calma lá, colega!

    Einstein é um grande e genial cientista, mas parece que hoje em dia muitos acham que a “Ciência existe para comprovar as teorias de Einstein”, como se tudo que ele trouxe fosse definitivo.

    A  Ciência evolui, o mais pesado que o ar voa e Einstein poderá eventualmente estar errado em alguma (ou muitas) coisas no futuro. Sem mito! Isto é ciência.

    Independente de erros e acertos de todos, não vamos transformar um grande cientista em tabu.

    E subjugar a Ciência à um cientista.

    1. Como a fórmula de Einstein

      Como a fórmula de Einstein não se aplica a tudo, é óbvio que está incorreta. Isso é óbvio e todo mundo ja sabe.

      Aliás, todas estão incorretas.

      Incorretas mas muito próximas da realidade. Apenas uma questão de escala.

      O mesmo pode ser dito sobre Newton. Incorreto mas bem perto da realidade.

      Einstein é incorreto mas mais próximo da verdade que Newton.

  3. As previsões  falam em coisa

    As previsões  falam em coisa para 2050.

    Alguns otimistas em 2030. Mas são bem poucos.

     

    O tipo de coisa que não é assunto até ser assunto.

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