Cientistas da Universidade de Washington (EUA) conseguiram
chegar á fusão nuclear num dispositivo do tamanho de uma mesa.
Embora ainda haja um longo caminho a percorrer, devido ao
seu potencial e versatilidade, a tecnologia merece mais estudos e investimento.
A fusão nuclear acontece quando dois ou mais núcleos de um
elemento se fundem e formam outro elemento, libertando energia. Este é o processo
que acontece no interior das estrelas, como sol, quando quatro núcleos de
hidrogênio se fundem para formar um átomo de hélio.
Estabilizar o processo é complicado, no entanto,
principalmente pela dificuldade em controlar o plasma superquente que mantém a
reação.
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| Photo Capan/iStock |
O que aconteceria se deixassemos de usar o petroleo
Em laboratório, os cientistas usam potentíssimos campos
magnéticos para essa tarefa. Reatores chamados de “tokamaks”, como o da China,
agitam seu plasma extremamente quente de tal forma que geram seus próprios
campos magnéticos internos, ajudando a conter o fluxo. Esta abordagem permite
que o plasma aqueça o suficiente para libertar uma quantidade crítica de energia.
Mas o que ganha ao gerar calor perde na estabilidade a longo prazo.
Já outro tipo de dispositivo, como o “stellerator” alemão
chamado de Wendelstein 7-X, depende de campos magnéticos aplicados
externamente. Isso contribui para um melhor controlo sobre o plasma, mas também
torna mais difícil alcançar as temperaturas necessárias para a fusão ocorrer.
Ambas essas tecnologias estão fazendo fortes progressos rumo
ao poder da fusão. Mas os dispositivos são muito grandes e necessitam de
complexos eletrônicos delicados, o que torna improvável vermos esses dispositivos
diminuir o tamanho para uma versão doméstica ou móvel em breve.
Os investigadores do novo estudo trabalharam numa forma
inicial de confinar o plasma chamada de Z-pinch.
Nos primeiros dias da pesquisa de fusão, esse método um
pouco mais simples era usado para “lançar” um jato de plasma através de um
campo magnético. O dispositivo usa a orientação específica do campo magnético
interno de um plasma para aplicar o que é conhecido como força de Lorentz ao
fluxo de partículas, forçando-as a se unirem.
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| Z-pinch Photo Wikipedia |
Como o hidrogenio modificou estas ilhas escocesas
De certa forma, o dispositivo não é diferente de uma versão
em miniatura de um tokamak. Como tal, sofre de problemas de estabilidade
semelhantes que podem fazer com que o seu plasma colida nos lados do seu
recipiente.
Os cientistas resolveram retornar a essa tecnologia para
encontrar uma maneira de gerar energia sem a necessidade das máquinas e ímans
complicados ao redor do dispositivo.
A abordagem alternativa criada pela equipe de Washington
para estabilizar o plasma num Z-pinch não apenas funcionou, como foi
eficientemente usada para gerar fusão.
Para evitar as distorções no plasma que fazem com que ele
escape dos limites da sua gaiola magnética, a equipe gerenciou o fluxo das
partículas no plasma aplicando dinâmica dos fluidos. Em específico, algo
chamado fluxo axial de cisalhamento.
Os físicos contaram com simulações de computador para
mostrar que o conceito era possível. Usando uma mistura de 20% de deutério e
80% de hidrogênio, a equipe conseguiu manter estável uma coluna de plasma de 50
centímetros de comprimento por tempo o suficiente para alcançar a fusão,
evidenciada por uma emissão de neutrões, de apenas 5 microssegundos.
Mas a estabilidade foi 5.000 vezes maior do que os
cientistas esperariam sem que seu método fosse utilizado, o que demonstra que o
princípio está pronto para um estudo mais aprofundado.
Gerar energia de fusão limpa e abundante é um sonho da
ciência.
Essa nova abordagem para uma forma menos complexa da
tecnologia de plasma poderia ajudar a remover pelo menos alguns dos obstáculos,
e até se tornar numa fonte mais barata e mais limpa de produzir energia.
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Fonte//ScienceAlert
