A fusão nuclear descreve a física de dois ou mais núcleos atômicos se fundindo para criar elementos maiores – o tipo de processo que ocorre em nosso próprio sol.
A razão pela qual esta é uma perspectiva excitante na produção de energia é porque tal fusão atômica pode liberar grandes quantidades de energia. Se pudermos aproveitar esta liberação de energia, a humanidade poderia potencialmente ganhar acesso a uma fonte abundante e inesgotável de energia amplamente sustentável.
Por enquanto, essa conquista ainda está longe, mas pesquisadores em todo o mundo estão constantemente avançando no campo, entregando melhorias incrementais que estão lentamente nos aproximando desse objetivo.
Como funciona a fusão nuclear?
Os átomos crescem à medida que os prótons se agrupam em grupos cada vez maiores, limitados pela forte força nuclear. Essa atração surge das interações entre seus trios de partículas constituintes, chamados quarks.
Graças à força de Coulomb – a força de atração ou repulsão entre as partículas devido à sua carga elétrica – os prótons tendem a se manter a uma boa distância uns dos outros – longe demais para que a força nuclear se agarre.
Os nêutrons, por outro lado, não têm carga, portanto não são repelidos, permitindo que se movam relativamente perto de outras partículas nucleares com pouco esforço. Graças a diferenças sutis em uma propriedade chamada spin, nêutrons e prótons reunidos podem aderir para formar um núcleo atômico simples.
Em teoria, um próton associado a um nêutron pode se ligar a outro próton e uma parceria de nêutron, com os nêutrons agindo como uma espécie de mediador. Mas fazer com que vários prótons se agrupem perto o suficiente para que a força forte assuma o controle não é uma tarefa fácil. Mesmo fusões relativamente simples entre dois átomos de deutério (hidrogênio consistindo em um próton e um nêutron) para formar um átomo de hélio-3 requer o tipo de pressão encontrada nos núcleos de objetos como o nosso Sol.
Para que elementos ainda maiores surjam, como aqueles do tamanho de carbono, esses fornos pressurizados precisariam sustentar temperaturas de pelo menos 100 milhões de graus Kelvin – seis vezes mais quentes do que o núcleo do Sol.
A fusão de núcleos em elementos ainda mais pesados, na escala do ouro e do urânio, requer um grau cósmico de potência. Pense nos tipos de forças encontradas na colisão de estrelas de nêutrons ou em certas supernovas.
Como a fusão nuclear produz energia?
A produção de energia de fusão depende das diferenças na quantidade de energia necessária para manter unidas as partículas nucleares.
Se você pegar uma partícula alfa – um par de prótons e um par de nêutrons agrupados – e pesá-la, você obterá uma massa de 4,00153 unidades. Pese cada átomo individualmente, no entanto, e a soma total seria 4,03188 unidades.
Seguindo a equação “energia = massa x quadrado da velocidade da luz” (sim, isso é E = mc2), a diferença na massa também é uma diferença na energia. Ligadas, a coleção de partículas tem menos energia do que quando estão separadas; portanto, quando eles se fundem, essa energia sobressalente é liberada para o mundo.
Forjada nas profundezas do Sol, essa energia lentamente chega à superfície, onde é emitida em ondas como radiação eletromagnética ou luz solar.
Aqui na Terra, físicos e engenheiros vêm desenvolvendo vários dispositivos que podem nos ajudar a capturar e usar a energia liberada pela fusão nuclear. Quando eles tiverem sucesso, você certamente ouvirá sobre isso.
Publicado em 09/09/2021 21h47
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