Cientistas confirmaram que no ano passado, pela primeira vez no laboratório, eles conseguiram uma reação de fusão que se autoperpetua (em vez de fracassar) – nos aproximando de replicar a reação química que alimenta o Sol.
No entanto, eles não sabem exatamente como recriar o experimento.
A fusão nuclear ocorre quando dois átomos se combinam para criar um átomo mais pesado, liberando uma enorme explosão de energia no processo.
É um processo frequentemente encontrado na natureza, mas é muito difícil de replicar em laboratório porque precisa de um ambiente de alta energia para manter a reação.
O Sol gera energia usando a fusão nuclear – esmagando átomos de hidrogênio para criar hélio.
As supernovas – sóis explosivos – também aproveitam a fusão nuclear para suas exibições de fogos de artifício cósmicos. O poder dessas reações é o que cria moléculas mais pesadas como o ferro.
Em ambientes artificiais aqui na Terra, no entanto, calor e energia tendem a escapar através de mecanismos de resfriamento, como radiação de raios X e condução de calor.
Para tornar a fusão nuclear uma fonte de energia viável para os humanos, os cientistas primeiro precisam alcançar algo chamado ‘ignição’, onde os mecanismos de autoaquecimento superam toda a perda de energia.
Uma vez que a ignição é alcançada, a reação de fusão se alimenta sozinha.
Em 1955, o físico John Lawson criou o conjunto de critérios, agora conhecido como “critérios de ignição do tipo Lawson”, para ajudar a reconhecer quando essa ignição ocorreu.
A ignição de reações nucleares geralmente acontece em ambientes extremamente intensos, como supernovas ou armas nucleares.
Pesquisadores do National Ignition Facility do Lawrence Livermore National Laboratory, na Califórnia, passaram mais de uma década aperfeiçoando sua técnica e agora confirmaram que o experimento histórico realizado em 8 de agosto de 2021, de fato, produziu a primeira ignição bem-sucedida de uma reação de fusão nuclear.
Em uma análise recente, o experimento de 2021 foi julgado com base em nove versões diferentes do critério de Lawson.
“Esta é a primeira vez que cruzamos o critério de Lawson no laboratório”, disse a física nuclear Annie Kritcher, do National Ignition Facility, à New Scientist.
Para conseguir esse efeito, a equipe colocou uma cápsula de combustível de trítio e deutério no centro de uma câmara de urânio empobrecido revestida de ouro e disparou 192 lasers de alta energia para criar um banho de raios-x intensos.
O ambiente intenso gerado pelas ondas de choque direcionadas para dentro criou uma reação de fusão auto-sustentável.
Nessas condições, os átomos de hidrogênio se fundiram, liberando 1,3 megajoules de energia por 100 trilionésimos de segundo, ou seja, 10 quatrilhões de watts de potência.
Ao longo do ano passado, os pesquisadores tentaram replicar o resultado em quatro experimentos semelhantes, mas só conseguiram produzir metade do rendimento energético produzido no experimento inicial recorde.
A ignição é altamente sensível a pequenas mudanças quase imperceptíveis, como as diferenças na estrutura de cada cápsula e a intensidade dos lasers, explica Kritcher.
“Se você começar de um ponto de partida microscopicamente pior, isso se refletirá em uma diferença muito maior no rendimento final de energia”, diz o físico de plasma Jeremy Chittenden no Imperial College London. “O experimento de 8 de agosto foi o melhor cenário.”
A equipe agora quer determinar o que exatamente é necessário para atingir a ignição e como tornar o experimento mais resiliente a pequenos erros. Sem esse conhecimento, o processo não pode ser ampliado para criar reatores de fusão que possam abastecer cidades, que é o objetivo final desse tipo de pesquisa.
“Você não quer estar em uma posição em que precisa acertar absolutamente tudo para obter a ignição”, diz Chittenden.
Publicado em 18/08/2022 08h53
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