Uma descoberta recente está prometendo acelerar o avanço da fusão nuclear como uma fonte de energia limpa e potencialmente revolucionária. Este avanço poderia ter um impacto significativo na matriz energética global.
Apesar dos avanços recentes na produção de energia por fusão nuclear, ainda há um longo caminho a percorrer antes de alcançarmos a produção líquida de energia. Atualmente, nos reatores experimentais, é necessário fornecer mais energia do que a produzida pela reação de fusão.
Connor Williams e sua equipe da Universidade de Rochester, nos Estados Unidos, estão explorando uma variante da fusão nuclear conhecida como “acionamento direto da fusão por confinamento inercial”. Essa abordagem envolve apontar diretamente um laser para a cápsula de combustível, ao contrário da técnica de acionamento indireto usada em instalações como o National Ignition Facility (NIF), atual detentor do recorde de fusão sustentada.
Na técnica de acionamento indireto, a luz do laser é convertida em raios X, que induzem a implosão da cápsula, comprimindo o combustível e dando início à fusão nuclear. No entanto, alcançar uma implosão uniforme tem sido um desafio considerável.
Por outro lado, na abordagem de acionamento direto, o próprio laser induz a implosão da cápsula de combustível, o que levou a equipe a se referir a isso como uma “vela de ignição” – o dispositivo que cria a faísca que inicia a combustão do combustível, de forma semelhante às velas de ignição nos motores a combustão interna.
Varchas Gopalaswamy, membro da equipe, observou: “Se conseguirmos desenvolver essa ‘vela de ignição’ e comprimir o combustível com sucesso, o método de acionamento direto pode oferecer muitas vantagens para a produção de energia por fusão em comparação com o método indireto”.
O conceito foi bem-sucedido, com a equipe realizando várias tentativas bem-sucedidas de direcionar a energia do laser para pequenas cápsulas contendo combustível de deutério e trítio. Essas cápsulas foram induzidas à implosão, gerando um plasma de alta temperatura capaz de iniciar reações de fusão entre os núcleos do combustível.
As temperaturas alcançadas no centro dessas implosões atingem a marca de 100 milhões de graus Celsius, com a implosão ocorrendo a uma velocidade entre 500 e 600 quilômetros por segundo. As pressões no núcleo atingem até 80 bilhões de vezes a pressão atmosférica terrestre.
Nos experimentos conduzidos, as reações de fusão resultaram na produção de mais energia do que a quantidade inicialmente presente no plasma quente central. Esses experimentos consumiram 28 quilojoules de energia. Para efeito de comparação, o NIF, em seu recorde mais recente, utilizou a abordagem de impulso indireto, irradiando uma cápsula com raios X e empregando cerca de 2.000 quilojoules de energia laser.
Apesar do êxito, o laboratório utilizado pela equipe, denominado Ômega, embora seja o maior sistema de laser acadêmico no mundo, é considerado pequeno demais para realizar a compressão do combustível necessária para atingir a ignição, onde a reação de fusão se sustenta por si só.
Entretanto, ao demonstrar que é possível alcançar um desempenho de implosão significativo com apenas 28 quilojoules de energia laser, a equipe está otimista quanto à perspectiva de aplicar métodos de acionamento direto utilizando lasers de maior energia. A apresentação bem-sucedida da sua “vela de ignição” representa um passo crucial nessa direção.
De acordo com Nature.
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