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Reator de fusão

Visão interna do reator Tokamak, que está sendo testado para gerar energia por meio de fusão nuclear
Visão interna do reator Tokamak, que está sendo testado para gerar energia por meio de fusão nuclear

A fusão nuclear é a junção de dois ou mais núcleos leves originando um único núcleo e liberando uma quantidade colossal de energia.

Para entender como essa energia liberada é imensa, veja a seguir as comparações feitas:

  • Um grama de hidrogênio, através de fusão, libera uma quantidade de energia igual à liberada na queima de 20 toneladas de carvão;
  • A fusão de isótopos de hidrogênio, produzindo hélio, produz também uma quantidade de energia que é superior a 2 milhões de vezes a energia liberada na queima de um grama de carbono;
  • Estima-se que uma bomba de hidrogênio, que é produzida por meio de fusão nuclear, pode causar uma destruição 700 vezes maior que a bomba detonada em Hiroshima;
  • A primeira bomba de hidrogênio, que foi lançada no atol do Pacífico, demonstrou uma potência mil vezes maior que a bomba de Hiroshima;
  • Apenas 2 . 10-9 % do deutério daria para fornecer energia elétrica para o mundo inteiro durante um ano.

Portanto, o sonho de inúmeros cientistas é conseguir aproveitar essa quantidade gigantesca de energia liberada no processo de fusão.

No entanto, a construção de um reator de fusão constitui um verdadeiro desafio. Isso se dá primeiramente porque essas reações ocorrem somente em temperaturas elevadíssimas, porque é necessária uma grande quantidade de energia para superar a força de repulsão decorrente das cargas positivas dos núcleos de forma a uni-los.

A fonte de vida do Sol são as reações de fusão de hidrogênio que ocorrem em seu núcleo. Para uma reação de fusão, como a que ocorre no Sol, ter início é necessária uma temperatura na ordem de 100 milhões de graus Celsius!

A reação de fusão no Sol ocorre em altas temperaturas

Essa temperatura pode ser atingida por meio de reações de fissão controladas. Porém, o maior problema não está somente em gerar essa quantidade tão elevada de energia de forma controlada, mas sim em conseguir um meio que suporte tais temperaturas. Não é possível a existência de metais no estado sólido ou mesmo líquido nessas temperaturas.

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Já existem reatores de fusão em funcionamento destinados apenas à pesquisa. Eles são construídos de modo a produzir um campo magnético extremamente forte, onde fica o plasma, isto é, uma quarta fase de agregação ou estado físico, em que os prótons, os nêutrons e os elétrons estão totalmente livres e prontos para reagir. O campo magnético faz com que o plasma fique afastado das paredes.

A seguir é mostrado um esquema simplificado desse tipo de reator:

Esquema de reator de fusão

Outra dificuldade encontrada é a necessidade de escoamento rápido da energia liberada na fusão controlada do hidrogênio.

O reator de fusão nuclear mais conhecido é o Tokamak, de Princeton, Estados Unidos, que funciona com uma temperatura de 100 milhões de graus Celsius. Esse tipo de reator consegue suportar temperaturas altas, mantendo um plasma longe das paredes, durante pouco tempo, e usando técnicas de confinamento magnético.

No entanto, até o momento ainda não foi descoberto um meio de obtenção de energia útil de um reator desse tipo, pois a energia gasta para ativar o campo magnético onde o plasma fica confinado ainda é maior que a energia obtida na fusão dentro do reator.

Se algum dia isso se tornar possível, as vantagens serão muitas:

  • Não haverá produção de rejeitos radioativos, pois é uma energia “limpa” que não causa alterações no meio ambiente;
  • Os materiais necessários (os isótopos de hidrogênio e o lítio) são de fácil obtenção, pois esses elementos são abundantes na natureza;
  • A quantidade de energia produzida, conforme já dito, é muito maior do que a produzida em um reator de fissão nuclear.

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