Uma equipe de cientistas internacionais obteve uma prova experimental de uma abordagem que poderá acelerar significativamente o desenvolvimento da fusão nuclear, prometendo uma fonte de energia praticamente limpa e praticamente inesgotável.
Igor Igumenshchev e seus colegas confirmaram a formação de uma “concha dinâmica”, uma esfera que teóricos haviam previsto que se formaria ao redor dos isótopos de hidrogênio, deutério e trício, utilizados como combustível para a fusão nuclear.
Essa “concha” não tem uma existência física no sentido convencional; ela é formada por ondas de choque geradas à medida que o combustível é pressionado, permitindo a fusão de seus átomos.
Isso sugere que pode não ser mais necessário construir as complicadas e delicadas cápsulas onde o combustível da fusão nuclear é tradicionalmente colocado.
Ignição da Fusão Nuclear
No ano passado, pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, nos EUA, alcançaram a ignição da fusão nuclear. Eles utilizaram 192 feixes de laser que incidiram sobre uma minúscula cápsula de dois milímetros contendo o combustível, conhecida como hohlraum.
Esse aquecimento quase instantâneo fez com que a cápsula implodisse, comprimindo os átomos em seu interior, levando-os a se fundirem – esse é o processo de fusão nuclear, que libera uma quantidade imensa de energia.
Assim, é fácil compreender que a construção da cápsula é o aspecto mais delicado e sensível de toda a operação da usina, uma vez que requer uma homogeneidade quase perfeita durante o colapso, algo que ainda é um desafio a ser superado.
É aqui que entra a “cápsula dinâmica”: uma concha que se forma ao redor dos átomos do combustível simplesmente congelando-os de maneira adequada, o que simplifica significativamente o processo de fusão por confinamento inercial, uma das abordagens mais promissoras para tornar a fusão nuclear uma realidade viável e prática.

A Cápsula de Ondas de Choque
Em 2020, Valeri Goncharov, da Universidade de Rochester, liderou uma equipe que apresentou a inovadora ideia da “cápsula de ondas de choque”.
Essa cápsula dinâmica é uma abordagem alternativa para criar alvos utilizados no processo de fusão nuclear inercial. Nesse método, uma gota líquida contendo deutério e trício é injetada em uma cápsula de espuma. Quando essa cápsula é bombardeada por pulsos de laser, uma concha esférica é gerada pelas ondas de choque, fazendo com que a cápsula implode e colapse, resultando na ignição da fusão nuclear.
Goncharov e sua equipe descrevem o processo da seguinte forma: “Após ser impactado no centro, o choque refletido alcança a superfície externa da esfera, fazendo com que o material recebendo o choque comece a se expandir para fora. A contra-pressão da ablação interrompe essa expansão e, consequentemente, gera um novo choque em direção ao centro do alvo, comprimindo o ablator e o combustível, formando assim uma casca.”
A principal vantagem dessa abordagem é que ela dispensa a necessidade de uma complexa camada criogênica, que é tradicionalmente utilizada nos métodos convencionais de geração de energia através da fusão inercial. Em vez disso, os alvos líquidos são empregados, tornando o processo muito mais fácil e viável de ser realizado.

Combustível Líquido para Fusão: Avanço em Escala Reduzida
Em um experimento de prova de princípio em escala reduzida, Igor Igumenshchev, Valeri Goncharov e sua equipe utilizaram o laser Ômega, da Universidade de Rochester, para moldar uma esfera de espuma plástica com a mesma densidade do combustível líquido deutério-trício.
A formação da casca de ondas de choque ocorreu conforme previsto na teoria, representando um marco crucial no conceito da “concha dinâmica”.
Para alcançar a fusão nuclear usando a técnica de formação dinâmica de concha em plena escala, será necessário desenvolver lasers com pulsos mais longos e maior energia. No entanto, o experimento realizado até o momento sugere que a formação dinâmica de concha pode se tornar viável como uma abordagem promissora para tornar os reatores de energia de fusão mais práticos no futuro.
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