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Energia de fusão nuclear pode estar aqui até 2030

Uma empresa privada de fusão nuclear aqueceu um plasma de hidrogênio a 15 milhões de graus Fahrenheit (15 milhões de graus Celsius) em um novo reator pela primeira vez , mais quente que o núcleo do sol.

A Tokamak Energy, sediada no Reino Unido, diz que o teste de plasma é um marco em sua busca por ser o primeiro do mundo a produzir eletricidade comercial a partir de energia de fusão, possivelmente até 2030.

A empresa, que recebeu o nome da câmara de vácuo que contém a reação de fusão dentro de poderosos campos magnéticos, anunciou a criação do superhot plasma dentro de seu reator de fusão ST40 experimental no início de junho.

O teste bem-sucedido – a temperatura mais alta do plasma alcançada até agora pela Tokamak Energy – significa que o reator será preparado no próximo ano para um teste de plasma ainda mais quente, de mais de 100 milhões de graus Celsius.

Isso colocará o reator ST40 dentro das temperaturas operacionais necessárias para a fusão nuclear controlada; a empresa planeja construir um reator adicional até 2025 que produzirá vários megawatts de energia de fusão.

“Tem sido realmente emocionante”, disse David Kingham, co-fundador da Tokamak Energy. “Foi muito bom ver os dados chegando e conseguir os plasmas de alta temperatura – provavelmente além do que esperávamos”.

A Tokamak Energy é uma das várias empresas de capital privado que correm para criar um reator de fusão em funcionamento que pode fornecer eletricidade à rede, talvez anos antes de meados da década de 2040, quando o projeto do reator de fusão ITER na França se espera que o atinja seu “primeiro plasma”. “

Pode levar mais uma década para que o reator experimental ITER esteja pronto para criar uma fusão nuclear sustentada – e mesmo assim, a reação não será usada para gerar eletricidade.

Estrela em uma jarra

A fusão nuclear de hidrogênio no elemento mais pesado hélio é a principal reação nuclear que mantém nosso sol e outras estrelas queimando por bilhões de anos – e é por isso que um reator de fusão às vezes é comparado a uma “estrela em uma jarra”.

A fusão nuclear também ocorre dentro de poderosas armas termonucleares, também conhecidas como bombas de hidrogênio , onde o hidrogênio é aquecido a temperaturas de fusão por dispositivos de fissão de plutônio, resultando em uma explosão centenas ou milhares de vezes mais poderosa que uma bomba de fissão.  

Projetos de fusão controlada por terra, como o ITER e os reatores Tokamak Energy, também fundirão combustível de hidrogênio , mas a temperaturas muito mais altas e pressões mais baixas do que existem dentro do sol.

Os defensores da fusão nuclear dizem que ela poderia tornar obsoletos muitos outros tipos de geração de eletricidade , produzindo grandes quantidades de eletricidade a partir de quantidades relativamente pequenas dos isótopos pesados ​​de hidrogênio deutério e trítio, que são relativamente abundantes na água do mar comum.

“Cinqüenta quilos de trítio e 33 quilos de deutério produziriam um gigawatt de eletricidade por um ano”, enquanto a quantidade de combustível pesado de hidrogênio no reator a qualquer momento seria de apenas alguns gramas, disse Kingham.

Isso é energia suficiente para abastecer mais de 700.000 residências americanas médias, de acordo com dados da US Energy Information Administration .

As usinas de fissão nuclear existentes geram eletricidade sem produzir emissões de gases de efeito estufa, mas são alimentadas por elementos pesados ​​radioativos como urânio e plutônio e criam resíduos altamente radioativos que devem ser manuseados e armazenados com cuidado.

Em teoria, os reatores de fusão poderiam produzir muito menos resíduos radioativos do que os reatores de fissão, enquanto suas necessidades de combustível relativamente pequenas significam que colapsos nucleares como o desastre de Chernobyl ou o acidente de Fukushima seriam impossíveis, segundo o projeto ITER .

No entanto, o veterano pesquisador de fusão Daniel Jassby, que já foi físico no Laboratório de Física de Plasma de Princeton, alertou que o ITER e outros reatores de fusão propostos ainda criarão quantidades significativas de resíduos radioativos .

Caminho para a fusão nuclear

O reator ST40 e os futuros reatores planejados pela Tokamak Energy usam um design esférico compacto de tokamak, com uma câmara de vácuo quase redonda em vez da forma de rosca mais larga usada no reator ITER, disse Kingham.

Um avanço crítico foi o uso de ímãs supercondutores de alta temperatura para criar os poderosos campos magnéticos necessários para impedir que o superhot plasma danifique as paredes do reator, disse ele.

Os eletroímãs de 2,1 metros ao redor do reator Tokamak Energy foram resfriados por hélio líquido para operar a menos 423,67 graus F (menos 253,15 graus C).

O uso de materiais magnéticos avançados deu ao reator Tokamak Energy uma vantagem significativa sobre o projeto do reator ITER, que usaria eletroímãs famintos por energia, resfriados alguns graus acima do zero absoluto , disse Kingham.

Outros projetos de fusão financiados por investimentos incluem reatores em desenvolvimento, General Fusion , com sede na Colômbia Britânica, e TAE Technologies , com sede na Califórnia.

Uma empresa com sede em Washington, a Agni Energy, também relatou sucesso experimental precoce com uma abordagem diferente à fusão nuclear controlada, chamada “fusão alvo-feixe”, informou a Live Science no início desta semana.

Um dos projetos de fusão de capital privado mais avançados é o reator de fusão compacto desenvolvido pela Lockheed Martin, gigante aeroespacial e de defesa dos EUA, em sua divisão de engenharia da Skunk Works na Califórnia.

A empresa diz que um reator de fusão de 100 megawatts, capaz de abastecer 100.000 residências, pode ser pequeno o suficiente para colocar em um reboque de caminhão e ser conduzido para onde for necessário.

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