Cientistas usaram um método não convencional de criar fusão nuclear para produzir uma explosão recorde de energia de mais de 10 quatrilhões de watts, disparando intensos feixes de luz dos maiores lasers do mundo em uma minúscula pelota de hidrogênio.
Pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, no norte da Califórnia, disseram que concentraram 192 lasers gigantes da National Ignition Facility (NIF) em uma pelota do tamanho de uma ervilha, resultando na liberação de 1,3 megajoules de energia em 100 trilionésimos de segundo – cerca de 10 % da energia da luz solar que atinge a Terra a cada momento e cerca de 70% da energia que o pellet absorveu dos lasers. Os cientistas esperam um dia atingir o ponto de equilíbrio ou “ignição” do pellet, onde ele emite 100% ou mais energia do que absorve.
A produção de energia é significativamente maior do que os cientistas esperavam e muito maior do que o recorde anterior de 170 quilojoules que eles estabeleceram em fevereiro.
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Os pesquisadores esperam que o resultado expanda sua capacidade de pesquisar armas de fusão nuclear, a missão central do NIF, e que isso possa levar a novas maneiras de aproveitar a energia da fusão nuclear – o processo que alimenta o Sol e outras estrelas. Alguns cientistas esperam que a fusão nuclear possa um dia ser um método relativamente seguro e sustentável de geração de energia na Terra.
“Este resultado é um passo histórico para a pesquisa de fusão por confinamento inercial, abrindo um regime fundamentalmente novo para a exploração e o avanço de nossas missões críticas de segurança nacional”, disse Kim Budil, diretor do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, em um comunicado.
Lasers gigantes
As usinas nucleares modernas usam a fissão nuclear, que gera energia ao dividir os núcleos pesados de elementos como o urânio e o plutônio em núcleos mais leves. Mas as estrelas podem gerar ainda mais energia a partir da fusão nuclear, um processo de esmagamento de núcleos mais leves para formar elementos mais pesados.
As estrelas podem fundir muitos elementos diferentes, incluindo carbono e oxigênio, mas sua principal fonte de energia vem da fusão do hidrogênio em hélio. Como as estrelas são muito grandes e têm uma gravidade muito forte, o processo de fusão ocorre em pressões muito altas dentro da estrela.
A maioria dos esforços ligados à Terra para gerar energia a partir da fusão, como o gigantesco projeto ITER que está sendo construído na França, usa uma câmara em forma de rosca chamada tokamak para confinar um fino plasma de hidrogênio quente e pesado em nêutrons dentro de campos magnéticos fortes.
Cientistas e engenheiros trabalharam por mais de 60 anos para alcançar a fusão nuclear sustentável dentro dos tokamaks, com sucesso apenas limitado. Mas alguns pesquisadores acham que serão capazes de sustentar a fusão em tokamaks dentro de alguns anos, relatou a Live Science anteriormente. (O ITER não está projetado para fazer isso até depois de 2035.)
O método desenvolvido no Laboratório Nacional Lawrence Livermore é uma das poucas maneiras de obter a fusão nuclear sem usar um tokamak.
Em vez disso, a NFI usa uma série de amplificadores de luz laser do tamanho de três campos de futebol para focalizar feixes de laser em pelotas de combustível de hidrogênio em uma “câmara-alvo” esférica de metal de 10 metros de largura. Esses lasers são os mais poderosos do mundo, capazes de gerar até 4 megajoules de energia.
O método foi originalmente projetado para que os cientistas pudessem estudar o comportamento do hidrogênio em armas termonucleares – as chamadas bombas de hidrogênio – mas os cientistas acham que também poderia ter aplicações para gerar energia a partir da fusão nuclear.
Poder de fusão
Embora a configuração do NIF não pudesse ser usada em uma usina de fusão – seus lasers só podem disparar cerca de uma vez por dia, enquanto uma usina precisaria vaporizar vários pellets de combustível a cada segundo – há esforços para modificar o processo para que ele possa ser usado comercialmente.
O físico de plasma Siegfried Glenzer do SLAC National Accelerator Laboratory da Stanford University, que anteriormente trabalhou na instalação de Livermore, mas não estava envolvido na nova pesquisa, disse ao The New York Times que os cientistas do SLAC estão trabalhando em um sistema de laser de baixa potência que poderia disparar muito mais rapidamente.
Glenzer espera que a energia da fusão nuclear se torne proeminente nos esforços para substituir os combustíveis fósseis, que têm sido dominados pela energia solar e outras tecnologias nos últimos anos. ?Isso é muito promissor para nós, alcançar uma fonte de energia no planeta que não emita CO2?, disse ele no artigo do Times, referindo-se ao gás de efeito estufa dióxido de carbono.
O físico Stephen Bodner, que anteriormente chefiou a pesquisa de plasma a laser no Naval Research Laboratory em Washington, D.C., mas agora está aposentado, critica alguns detalhes do projeto do NIF. Mas ele admite que está surpreso com os resultados, que se aproximaram da “ignição” da pelota – ponto em que ela emite tanta ou mais energia do que absorveu. “Eles chegaram perto o suficiente de seu objetivo de ignição e equilíbrio para considerá-lo um sucesso”, disse Bodner ao Times.
Embora Bodner prefira um design diferente, “ele demonstra aos céticos que não há nada de fundamentalmente errado com o conceito de fusão a laser”, disse ele. “É hora de os EUA avançarem com um importante programa de energia de fusão a laser.”
Publicado em 20/08/2021 18h59
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