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Fusão nuclear: os avanços científicos dessa fonte de energia limpa

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Diferentemente da fissão, a fusão nuclear tem poucos riscos e não resulta em lixo radioativo – o método, porém, ainda é repleto de entraves

A energia limpa e renovável é o que move a Elysia. Por isso, toda e qualquer fonte de energia que não agrida os recursos naturais do planeta tem espaço garantido na nossa plataforma – isso ocorre, em especial, quando a ciência consegue avançar nas pesquisas sobre a produção de novos tipos de energia elétrica. Pois bem, foi isso que ocorreu com a energia nuclear.  

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Em setembro, cientistas da Coreia do Sul conseguiram manter uma reação de fusão nuclear estável por 30 segundos. As temperaturas foram de 100 milhões de graus celsius – o que equivale a sete vezes o calor do sol. Embora pareça curta, a marca representa um avanço significativo na busca por um reator nuclear de fusão, que poderia trazer energia 100% limpa no futuro a custos baixíssimos, ajudando a frear a crise climática. 

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Diferentemente das técnicas de fissão nuclear – já usadas há décadas na produção de energia – a fusão nuclear tem pouquíssimos riscos e não resulta em lixo radioativo. A operacionalização do método, no entanto, ainda é repleta de entraves, dadas as temperaturas e os equipamentos necessários.

Afinal, o que é a fusão nuclear?

A energia nuclear se usa há décadas no mundo todo. Usinas como a de Angra dos Reis, no Rio de Janeiro, trabalham a partir da fissão (quebra) de átomos de metais pesados. Isso gera grandes quantidades de energia – mais do que usinas hidrelétricas ou a queima de combustíveis fósseis. Mas, ao mesmo tempo, produz lixo radioativo que, se entrar em contato direto com seres vivos, pode causar grandes tragédias. A fissão nuclear – que se usa também em bombas atômicas – quebra um átomo em dois. Esses dois, por sua vez, se quebram em outros dois; que se quebram em outros dois e assim por diante em uma reação em cadeia.

A fusão nuclear, todavia, como o próprio nome diz – consiste em unir dois ou mais átomos distintos para formar um terceiro. A diferença na massa dos elementos combinados gera a liberação de energia. O processo de fusão nuclear acontece todos os dias no sol, a partir da transformação de átomos de hidrogênio em átomos de hélio. É a partir dessas reações que a estrela emite luz e calor, essenciais para a vida na Terra.

O hidrogênio, gás inofensivo e abundante na atmosfera terrestre, se funde facilmente. Por isso, a ideia de construir um reator nuclear de fusão consiste em imitar, em menor escala, as reações que já acontecem no Sol, a fim de aproveitar a energia resultante das reações para alimentar redes elétricas e maquinários de diversos tipos e tamanhos.

Deutério e trítio: os dois combustíveis da fusão nuclear

A fusão nuclear tem dois combustíveis: o deutério – gás derivado do hidrogênio, que vem da água do mar – e o trítio, metal derivado do lítio, abundante na Terra, usado para construção de baterias eletrônicas

A combinação do deutério com o trítio consegue gerar grandes quantidades de energia a um custo baixo, sem produzir resíduos tóxicos. Quando os átomos se fundem, portanto, o resultado final é vapor, que, por sua vez, direciona-se para turbinas geradoras.

A Agência Internacional de Energia Atômica, consórcio formado por departamentos científicos de governos do mundo todo, estima que 3,8 litros de água usados no processo de fusão conseguem produzir o equivalente à energia obtida com a queima de 300 barris de petróleo – que emite uma série de poluentes que contribuem para a mudança climática.

Conforme a instituição, apenas algumas gramas de deutério e trítio são capazes de gerar a energia que uma pessoa gasta ao longo de 60 anos, considerando os padrões médios de consumo de eletricidade ao redor do mundo.

Por que a fusão nuclear ainda não é usada?

Apesar da eficiência e do potencial, a fusão nuclear ainda não é usada comercialmente pelos desafios que ela impõe.

O primeiro deles: as temperaturas para manter a reação são altíssimas, de forma que, muitas vezes, a energia para atingi-las é maior do que a fusão produz. Nesse caso, há déficit de energia, e o processo não vale a pena.

O segundo tem relação direta com o primeiro: controlar o plasma, o estado da matéria necessário para a fusão, não é tarefa fácil. Os reatores Tokamak funcionam a partir de grandes ímãs que tentam prender a energia dentro da câmera sem deixar que ela encoste nas paredes do dispositivo – o que causaria o fim da reação e grandes danos para o equipamento. Conseguir controlar o plasma, portanto, é a chave para o reator gerar mais energia do que consome.

O terceiro, por fim, rege os outros dois: desenvolver as tecnologias e os estudos necessários para a fusão requer grandes quantidades de dinheiro e colaboração entre os setores público e privado de diversos países.

E o Brasil?

O Brasil quase participou do consórcio do Iter em 2009, mas recusou a proposta pelo valor. A organização queria que o país pagasse 10% do preço total do reator, já que seriam usados condutores feitos com nióbio, metal abundante no território nacional.

Três anos depois, em 2012, o país assinou um acordo de cooperação com a Euratom (Comunidade Europeia de Energia Atômica), que está em vigor. Ele prevê a concessão de dados de pesquisas e participação de cientistas brasileiros nas pesquisas internacionais do grupo.

Paralelamente, o Brasil tem planos para construir – até 2024 – o Laboratório de Fusão Nuclear, parte do Reator Multipropósito Brasileiro, numa área cedida pela Marinha no município de Iperó, interior de São Paulo.

Além disso, o Brasil é o único país do Hemisfério Sul que possui equipamentos para pesquisas em fusão nuclear. São três equipamentos: um tokamak de pequeno porte que está sendo modernizado na Universidade Federal do Espírito Santo; um tokamak experimental, instalado no Laboratório Associado de Plasmas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais; e um do Instituto de Física da USP (Universidade de São Paulo). Todos estão em fase de pesquisa e experimentação.



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