Físicos do MIT acabam de avançar na busca pelo verdadeiro poder da fusão nuclear

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Créditos: Pixel Particle / Getty Images.

Por David Nield
Publicado na ScienceAlert

A fusão nuclear oferece a perspectiva tentadora de uma fonte de energia sustentável que nunca pode ser exaurida – e cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) anunciaram o que eles descrevem como um “momento decisivo” para tornar a tecnologia viável.

A fusão acontece quando dois ou mais núcleos atômicos se fundem para criar elementos maiores, liberando grandes quantidades de energia ao longo do processo – é o que alimenta estrelas como o nosso próprio Sol. No entanto, fazer isso funcionar na Terra, em um sistema que não consome mais energia do que produz, não foi possível até agora.

Ímãs supercondutores foram identificados anteriormente como uma forma de gerar as temperaturas ultra-altas necessárias para a fusão nuclear, e agora os pesquisadores produziram o mais poderoso até agora: na verdade, é a primeira vez que um ímã como este foi capaz de gerar um campo magnético forte o suficiente para que a fusão aconteça.

Testando o ímã. Créditos: Gretchen Ertl, CFS / MIF-PSFC, 2021.

“A fusão em vários aspectos é a melhor fonte de energia limpa”, disse a geofísica Maria Zuber, do MIT. “A quantidade de energia disponível realmente muda o jogo”.

Composto por 16 placas empilhadas e medindo cerca de 3 metros de altura, o novo ímã usa um material supercondutor chamado ReBCO. Com um tempo de aceleração de cerca de duas semanas, ele foi capaz de atingir um recorde de força de campo magnético de 20 tesla, que a equipe diz ser suficiente para fazer a fusão nuclear acontecer.

Agora que suas capacidades foram provadas, os cientistas do MIT e seus colaboradores na startup Commonwealth Fusion Systems (CFS) podem começar a descobrir como encaixar o dispositivo em um reator de fusão nuclear. Um projeto de tokamak circular será usado, onde o plasma preso pode ser aquecido a temperaturas de 100 milhões de graus Celsius ou mais, desencadeando as reações de fusão.

Com o ímã compacto e modular que desenvolveram, a equipe de pesquisa diz que é possível obter desempenho semelhante em reatores que são 40 vezes menores em volume do que seria necessário antes, se fossem usados ​​ímãs convencionais.

O dimensionamento da tecnologia é crucial para tornar a geração de energia de fusão prática e econômica, de modo que possa ser integrada à rede elétrica.

Como o ímã seria colocado dentro de um reator. Créditos: Gretchen Ertl, CFS / MIF-PSFC, 2021.

O combustível usado para alimentar o reator seriam os isótopos de hidrogênio na água – e como temos um suprimento quase ilimitado de água à nossa disposição, esses reatores poderiam funcionar indefinidamente. Além do mais, eles produzem muito pouco em termos de resíduos.

Todas as partes envolvidas aceitam que ainda há muito mais trabalho a fazer e muitos mais obstáculos a superar, mas conseguir um ímã com esses recursos foi um dos maiores desafios que a equipe enfrentou – e agora esse desafio foi superado. Com isso, o progresso pode ser acelerado nas outras partes do projeto.

E todos nós sabemos que não temos tempo a perder. A atmosfera da Terra está se aquecendo a uma taxa catastrófica, e uma redução substancial nas emissões de carbono já passou muito da hora. Junto com duas coisas que já deveríamos estar fazendo agora – eliminar completamente os combustíveis fósseis e implementar opções de energia renovável altamente disponíveis e de alto custo-benefício, um avanço na produção de energia de fusão seria exatamente o que nosso planeta precisa.

A equipe do MIT e do CFS espera ter uma instalação de teste operacional até 2025.

“É um grande momento”, disse Bob Mumgaard, CEO da CFS. “Temos agora uma plataforma muito avançada cientificamente, por causa das décadas de pesquisa nessas máquinas, e também de muito interesse comercial”.

“O que ela faz é nos permitir construir dispositivos mais rápidos, menores e com menor custo”.