Várias técnicas de fusão nuclear aguardam avanços com ideias radicalmente novas ou conceitos melhores

Publicado originalmente na "Physics of Plasma", a Sociedade Max Planck resumiu de forma breve e concisa o status atual de vários sistemas de fusão nuclear. Certamente, o mais interessante nesse contexto é o chamado produto triplo, que representa a densidade dos núcleos atômicos disponíveis, sua temperatura e a duração de um estado estável como uma multiplicação desses valores.

Se o resultado for alto o suficiente, o limite para um balanço de energia positivo é ultrapassado pela respectiva tecnologia. Isso significa que sai mais energia do que foi colocada. Isso é exatamente o que foi alcançado pela primeira vez com a fusão a laser em 2021. A instalação de pesquisa dos EUA "National Ignition Facility" disparou luz laser em esferas de metal.

Os raios X acionados dessa forma aquecem o hidrogênio em seu interior até a temperatura necessária. Ao mesmo tempo, a pressão no sistema fechado aumenta consideravelmente, o que acelera a fusão nuclear. Por fim, a energia térmica excede a energia necessária do laser.

Em uma etapa posterior, a esfera também pode ser disparada diretamente até implodir, mas sem raios X adicionais. Entretanto, isso ainda não funciona de forma muito confiável. E, infelizmente, uma nova esfera precisa ser inserida todas as vezes. A operação contínua, que seria necessária para uma usina de energia, não pode ser realizada com esse método.

O balanço energético encontra a realidade

Em teoria, porém, um tokamak - um gigantesco eletroímã com plasma circulando em seu interior, que é aquecido até atingir a temperatura por meio de radiação externa e aquecimento interno - é capaz de realizar exatamente essa operação contínua. Entretanto, a necessidade de energia é tão grande que nem mesmo o ITER, o primeiro reator de fusão nuclear totalmente funcional ainda em construção, poderia gerar eletricidade - pelo contrário.

No entanto, a tecnologia é madura, vem sendo pesquisada há décadas e é adequada para uma usina de energia comercial se o excedente de energia for alcançado. Isso não significa que outro conceito não possa superar as ideias testadas e comprovadas. Por exemplo, há planos para gerar pressão adicional em um tokamak. Isso reduziria significativamente a temperatura necessária, o que significa que esse princípio está, pelo menos, à vista da viabilidade. O produto triplo corresponde ao do tokamak JT-60U em Naka, no Japão. Isso significa que é necessária dez vezes mais energia do que a que pode ser produzida.

Outras ideias visam usar a energia de impacto para causar um aumento repentino na pressão e na temperatura. o "First Light Fusion", um spin-off da Universidade de Oxford, está disparando uma cápsula cheia de hidrogênio. As ondas de choque desencadeadas têm o objetivo de gerar a pressão necessária para criar melhores condições para a fusão nuclear. Entretanto, apenas a ideia básica está clara aqui, a implementação permanece nebulosa.

E nas empresas TAE e Helion, dois pacotes que já foram convertidos em plasma são disparados em um campo magnético em velocidade máxima e colidem diretamente um com o outro. No entanto, até agora, o senhor precisa colocar mil vezes mais energia nesse sistema do que a que recebe de volta.

Condições como as do núcleo do sol: há muitas ideias e as pesquisas continuarão, pois o objetivo ainda distante é tentador demais.