Energia

Fusão nuclear sem radiação promete reator em 10 anos

Redação do Site Inovação Tecnológica -  22/12/2017

Esquema geral da fusão nuclear hidrogênio-boro.[Imagem: HB11 Energy/Divulgação]

Rota alternativa para fusão nuclear

Existe uma piada entre os físicos que afirma que a geração de energia por meio da fusão nuclear está 30 anos no futuro... e sempre estará.

Isso, é claro, com as propostas técnicas atualmente existentes para tentar domar a energia das estrelas.

Mas Heinrich Hora e seus colegas da Universidade de Nova Gales do Sul, na Austrália, colocaram um novo concorrente no páreo, uma nova rota para tentar tornar realidade a fusão nuclear controlada em um prazo mais curto.

A técnica é conhecida como fusão hidrogênio-boro, e é mais simples do que a fusão deutério-trício que está sendo desenvolvida em reatores como o ITER e o Wendelstein 7-X.

Entre as várias vantagens da fusão hidrogênio-boro estão a eliminação da necessidade de combustíveis radioativos e a não produção de lixo tóxico radioativo. E, ao contrário da maioria das outras fontes de produção de energia - como o carvão, o gás e a energia nuclear, que aquecem líquidos para girar turbinas e geradores - a energia gerada pela fusão de hidrogênio e boro converte-se diretamente em eletricidade.

A equipe australiana afirma que agora essa rota para a fusão nuclear já é viável, podendo estar mais próxima de se tornar realidade do que as outras abordagens.

Fusão hidrogênio-boro

O professor Hora já havia previsto há décadas que a fusão de hidrogênio e boro poderia ser possível sem a necessidade de um equilíbrio térmico. Em vez de aquecer o combustível até a temperatura do Sol usando ímãs gigantescos para controlar plasmas superquentes dentro de uma câmara, a fusão de hidrogênio e boro é feita usando dois lasers de alta potência que emitem rajadas rápidas, aplicando forças não lineares precisas para comprimir os núcleos dos dois elementos.

O grande entrave para essa rota sempre foi que ela exige temperaturas e densidades muito maiores - quase 3 bilhões de graus Celsius, ou 200 vezes mais quente do que o núcleo do Sol.

A novidade é que, nos últimos anos, foram construídas grandes fontes de laser, capazes de atingir energias altíssimas. Um laser na escala dos petawatts - como o XFEL e o LFEX - pode gerar pacotes de energia - ou pulsos - que duram apenas um trilionésimo de segundo, compactando nesse pulso algo como um quatrilhão de watts.

E Hora e seus colegas garantem que essa potência pulsada é suficiente para gerar uma reação de fusão nuclear que eles chamam de "reação em avalanche".

"Foi a coisa mais emocionante ver essas reações confirmadas em simulações e experimentos recentes," disse ele. "E não apenas porque isso prova uma parte do meu trabalho teórico anterior, mas também por ter medido a reação em cadeia iniciada pelo laser criando uma saída de energia um bilhão de vezes mais alta do que o previsto sob condições de equilíbrio termal."

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Este reator de fusão nuclear tipo estelarator, que está sendo construído na Alemanha, é um dos experimentos mais adiantados no campo da fusão nuclear. [Imagem: IPP]

Protótipo de reator

Com base nesses experimentos recentes, Hora e seus colegas traçaram agora um roteiro para o desenvolvimento da fusão nuclear hidrogênio-boro usando o mecanismo baseado em lasers petawatts pulsados. O roteiro parte do que já foi feito nos últimos experimentos para traçar o que deve ser feito a seguir para tornar o reator de fusão nuclear sem radioatividade uma realidade.

"Se os próximos anos de pesquisa não revelarem grandes obstáculos de engenharia, poderemos ter um protótipo de reator dentro de uma década," arrisca-se o professor Warren McKenzie - uma ótima notícia, já que 10 anos no futuro é bem melhor do que 30, mesmo que ele permaneça lá por algum tempo.

"Do ponto de vista da engenharia, nossa abordagem será um projeto muito mais simples porque os combustíveis e os resíduos são seguros, o reator não precisa de um trocador de calor e de um gerador de turbina a vapor, e os lasers que precisamos podem ser comprados no comércio," acrescentou McKenzie.

A equipe fundou uma empresa, a HB11 Energy, para tentar viabilizar a construção desse reator - o nome da empresa é uma referência ao hidrogênio (H) e ao isótopo 11 do boro (B11), usados na reação de fusão.

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Bibliografia:

Road map to clean energy using laser beam ignition of boron-hydrogen fusion
Heinrich Hora, Shalom Eliezer, G. J. Kirchhoff, Noaz Nissim, Jiaxiang X. Wang, Paraskevas Lalousis, Y. X. Xu, George H. Miley, Jose M. Martinez-Val, Warren McKenzie, J. Kirchhoff
Laser and Particle Beams
Vol.: 35, Issue 4, pp. 730-740
DOI: 10.1017/S0263034617000799