Física verde: experiências com fusão nuclear prometem energia limpa

Processo que tenta reproduzir campos magnéticos da Terra e de outros planetas em laboratório tem bons resultados nos Estados Unidos.

taniager

01 Fevereiro 2010 | 20h13

O reator LDX (The Levitated Dipole Experiment) está colocado dentro de uma estrutura de  aço de aproximadamente 5 metros de diâmetro. (Crédito: cortesia da equipe LDX, Massachusetts Institute of Technology)

O reator LDX (The Levitated Dipole Experiment) está colocado dentro de uma estrutura de aço de aproximadamente 5 metros de diâmetro. (Crédito: cortesia da equipe LDX, Massachusetts Institute of Technology)

Cientistas do MIT e da Universidade de Colúmbia, EUA, obtiveram recentemente resultados positivos em seus experimentos para a produção de energia limpa. Com base na produção de energia pela fusão nuclear – processo que gera uma energia extraordinária como a do Sol – a nova experiência tenta reproduzir campos magnéticos da Terra ou de outros planetas em laboratório.

A boa notícia é que os cientistas conseguiram confirmar o processo de fusão de átomos a partir de “turbulências instantâneas” e aleatórias que tornam o plasma – quarto estado da matéria que compõe as estrelas – mais denso, um passo crucial para começar a fundir átomos entre si. A “pincelada de turbulência” no plasma foi observada pela maneira como plasmas no espaço interagem com os campos magnéticos da Terra e de Júpiter, mas nunca havia sido recriada em laboratório.

Ao contrário da fissão nuclear que dispersa o plasma, a fusão nuclear oferece a possibilidade quase infinita de fontes de energia sem a alta taxa de emissões de carbono e resíduos radioativos, que as usinas nucleares baseadas na fissão emitem hoje. Mas o desenvolvimento de um reator de fusão que produz uma saída líquida de energia é bem mais difícil.

Jay Kesner, físico do MIT, e Michael E. Mauel, professor de física aplicada da Universidade de Columbia, líderes do grupo da investigação, explicam que os novos resultados vêm de um dispositivo experimental no campus do MIT inspirado em observações feitas a partir do espaço por satélites.

Chamado de Levitated Dipole Experiment, ou LDX, ele usa um enorme magneto em forma de anel de meia tonelada, feito com um rolo de fio supercondutor dentro de um recipiente de aço inoxidável. O ímã fica suspenso por um poderoso campo eletromagnético, e é usado para controlar o movimento de um gás a uma temperatura de 10 milhões de graus, ou plasma, eletricamente carregado e aprisionado em uma câmara de 16 pés (aproximadamente 4,87 m) de diâmetro exterior.

A maioria dos experimentos em fusão de todo o mundo usam um dos dois métodos: 1) o tokamak, um potente eletroímã que produz campo magnético para confinamento do plasma, ele usa um conjunto de ímãs enrolados em torno de uma câmara em forma de anel, ou 2) a fusão inercial, que usa lasers de alta potência para explodir um ponto minúsculo de combustível no centro do dispositivo. Mas o LDX tem uma abordagem um pouco diferente.

Quando em funcionamento, o enorme magneto LDX é suportado pelo campo magnético de um eletroímã sobrecarregado, que é controlado continuamente por um computador baseado no monitoramento preciso de sua posição usando oito feixes de laser e detectores. A posição do imã de meia-tonelada, que transporta uma corrente de um milhão de ampères pode ser mantida assim com uma precisão de milímetros. Um suporte em forma de cone com molas é posicionado sob o ímã para pegá-lo com segurança, se alguma coisa der errado com o sistema de controle.

A levitação é crucial, porque o campo magnético utilizado para confinar o plasma pode ser perturbado por quaisquer objetos à sua volta como, por exemplo, o suporte utilizado para manter o imã no lugar. Nos ensaios experimentais, os cientistas recriaram as mesmas condições, com e sem o sistema de apoio no local, e confirmaram que o confinamento do plasma aumentou drasticamente no modo de levitação com os apoios removidos. Com o ímã levitando, o pico central da densidade de plasma desenvolveu-se dentro de alguns centésimos de um segundo, e chegou muito perto daqueles observados em magnetosferas planetárias (como os campos magnéticos que cercam a Terra e Júpiter).

A diferença entre um tokamak e o LDX é que no primeiro o plasma quente é confinado dentro de um enorme ímã, mas no LDX o ímã está dentro do plasma.

Para Kesner, as experiências com o LDX podem gerar “muitos detalhes mais sutis do que você pode obter através do lançamento de satélites, e é mais barato.” Os cientistas do MIT e Columbia argumentam que se o processo de aumento da densidade do plasma pelo LDX puder ser expandido para dispositivos de maior dimensão, isto poderá permitir recriar as condições necessárias para sustentar as reações de fusão e, portanto, podem apontar o caminho para a produção abundante e sustentável da energia de fusão.