Os lasers acendem mais energia do que a consumida!

Publicado em 19 de dezembro de 2023 às 08h30 por cabeçalho do artigo

Se os actuais reactores nucleares utilizam o princípio da fissão nuclear, que consiste em libertar energia através da fragmentação de átomos pesados, o próximo Santo Graal diz respeito à fusão nuclear que, inversamente, visa aglomerar átomos leves em átomos maiores.

O processo que ocorre no núcleo da estrela do nosso sistema solar, bem como em toda a extensão dos corpos celestes, possui numerosos benefícios. Por exemplo, utiliza um elemento cósmico omnipresente – o hidrogénio – que é abundante em todo o universo e, portanto, facilmente acessível. Além disso, este método gera quantidades significativamente menores de resíduos pesados ​​em comparação com a fissão nuclear, e os subprodutos perigosos associados a ele podem persistir durante milhares de anos ou até mais.

O aspecto excitante da reação de fusão reside no seu potencial para produzir mais energia do que o necessário para a iniciação. Uma vez aperfeiçoada, esta abordagem inovadora poderá abrir caminho para centrais eléctricas de fusão nuclear eficientes que gerem quantidades substanciais de energia limpa, minimizando ao mesmo tempo a probabilidade de uma reacção descontrolada perigosa.

Iniciação a laser, uma abordagem promissora

Um dos desafios associados ao início de uma reacção de fusão reside na necessidade de condições físico-químicas extremas, incluindo temperaturas excepcionalmente altas, a fim de superar a relutância inerente dos núcleos atómicos em combinar e sustentar o processo através da entrada regular de combustível.

Vários laboratórios procuram controlar este ponto de ignição. Diferentes abordagens são testadas, desde a criação de plasmas muito intensos controlados por campos magnéticos como o reator experimental ITER em construção em Cadarache (Bouches-du-Rhône) até a concentração de raios laser em uma cápsula contendo hidrogênio.

No coração do ITER

Neste segundo caminho, o laboratório americano LNLL (Lawrence Livermore National Laboratory) alcançou um avanço decisivo em dezembro de 2022 ao anunciar que havia conseguido uma reação de priming ao concentrar o feixe de dezenas de lasers em uma pequena pedra de deutério e trítio (isótopos de hidrogênio) para fundi-los em hélio, com uma energia liberada maior do que a usada para gerá-lo.

Uma experiência de iluminação repetível

Para além deste sucesso tão encorajador, foi ainda necessário demonstrar que não se tratava de um acontecimento isolado e que era possível reproduzi-lo. Um ano depois, o LLNL indica que conseguiu mais cinco tentativas de ignição de uma reação de fusão, três das quais foram bem-sucedidas e permitiram medir ganhos de energia e duas foram prováveis ​​sucessos, mas que não puderam ser francamente confirmadas por os instrumentos de medição.

O LLNL utiliza um edifício chamado TIN (National Ignition Facility) inicialmente destinado a estudar os efeitos de explosões termonucleares após a cessação dos testes militares subterrâneos em 1992.

Nesta instalação, uma infinidade de poderosos feixes de laser são direcionados para uma pequena pedra composta por isótopos de hidrogênio, resultando em reações de ignição que produzem uma produção de energia que ultrapassa a entrada necessária para sua iniciação.

O recente teste realizado em 30 de julho de 2023 demonstrou um aumento impressionante na produção de energia em comparação com testes anteriores. Especificamente, com uma intensidade de feixe de 2,05 megapixels, a reação de fusão rendeu 3,88 megajoules de energia, o que é significativamente maior do que a quantidade de energia injetada anteriormente. Isto equivale a um surpreendente aumento de 89% na eficiência energética.

Estão sendo feitos avanços para identificar as configurações ideais que produzirão a mais alta eficiência e reprodutibilidade nas reações de fusão nuclear. Este desenvolvimento é um bom presságio para o estabelecimento de futuras centrais eléctricas de fusão nuclear, que são consideradas uma alternativa sustentável aos recursos tradicionais de combustíveis fósseis.

Fonte: Nature Journalist deste site especializado em mobilidade/Ante-Geek das profundezas da Web e de outros lugares

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