A equipe conta com a simplicidade de seu projeto para tornar comercialmente viável a energia gerada por fusão nuclear.
[Imagem: First Light Fusion/Divulgação]
Objeto mais rápido da Terra
Físicos da Universidade de Oxford, no Reino Unido, afirmam ter conseguido obter fusão nuclear em escala de laboratório usando uma técnica inovadora e curiosamente simples.
Os experimentos estão sendo feitos por uma empresa emergente fundada pela equipe, a First Light Fusion.
A tecnologia desenvolvida pela equipe é inédita – apesar de se basear em disparos de laser, como na Instalação Nacional de Ignição, ou NIF (National Ignition Facility), nos EUA, o funcionamento é diferente.
Curiosamente, a equipe conta que se inspirou no camarão-pistola, ou camarão-de-estalo, que dispara bolhas contra suas presas juntando suas garras em velocidades tão altas que o movimento cria uma onda de choque que atinge a presa – o disparo é tão rápido que emite um flash de luz brilhante, por um fenômeno conhecido como sonoluminescência.
No reator de fusão construído pela equipe, um laser aciona um canhão de gás de dois estágios para lançar um projétil em um alvo, alvo este que contém o combustível para a fusão nuclear. O projétil atingiu uma velocidade de 6,5 km por segundo antes do impacto. O alvo concentra esse impacto, com o combustível sendo acelerado a mais de 70 km por segundo à medida que implode.
Isso torna o combustível o objeto em movimento mais rápido da Terra, atingindo velocidades de 252.600 km/h. A cápsula de combustível é comprimida, de seus poucos milímetros originais, para menos de 100 micrômetros, gerando pressões que atingiram 100 terapascals.
Com isto, os pequenos grânulos de deutério dentro da cápsula de combustível implodem em velocidades altas o suficiente para superar a repulsão nuclear e iniciar a reação de fusão.
O calor gerado pela fusão é então transferido por meio de um trocador de calor para um reservatório de lítio líquido. Quando a reação de fusão for sustentada, esse calor poderá ser usado para movimentar geradores que produzirão eletricidade.
Os pesquisadores afirmam que o resultado foi validado de forma independente pela Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido (UKAEA).
Visualização artística da usina piloto projetada pela equipe. [Imagem: First Light Fusion/Divulgação]
Fusão nuclear inercial
A fusão nuclear é o fenômeno que alimenta as estrelas. O desafio tem sido controlar o processo para produzir uma fonte de energia limpa, abundante, mas também comercialmente viável.
A abordagem da First Light é mais simples do que os métodos mais tradicionais, como os tokamaks, usado no projeto multinacional ITER, por exemplo. “A First Light está adotando uma abordagem única de fusão de projéteis para resolver esse desafio, que acredita oferecer o caminho mais rápido, simples e barato para a energia de fusão comercial,” disse a empresa em nota.
Em vez de usar lasers de altíssima potência, como no NIF, ou ímãs complexos e caros para gerar e manter as condições de fusão, a nova abordagem comprime o combustível dentro de um alvo usando um projétil viajando a uma velocidade recorde, colocando a abordagem na categoria de fusão nuclear inercial. A tecnologia chave para isso é o projeto do alvo, que focaliza a energia do projétil, implodindo o combustível às temperaturas e densidades necessárias para que a fusão aconteça.
À parte do alvo, porém, o restante do equipamento é relativamente simples, construído em grande parte a partir de componentes comprados comercialmente, o que de fato pode reduzir o caminho em direção à energia de fusão nuclear comercial.
As estimativas da empresa mostram que a fusão de projéteis oferece um caminho para um custo nivelado de energia muito competitivo, de menos de US$ 50/MWh, competindo diretamente em custo com as energias renováveis.
Rumo à prática
Obter a fusão nuclear é o primeiro passo essencial. Neste teste, porém, a energia consumida foi maior do que a energia gerada.
A empresa afirma, porém, que os planos para um experimento de “ganho” – mais energia saindo do que entrando – estão avançando em ritmo acelerado.
Em uma usina, o processo demonstrado agora terá que ser repetido a cada 30 segundos, com cada alvo liberando energia suficiente para abastecer uma residência por mais de 2 anos.
A expectativa, segundo a empresa, é fazer parcerias com produtores de energia para desenvolver uma planta-piloto de fusão nuclear que produza cerca de 150 MW de eletricidade e custe menos de US$ 1 bilhão na década de 2030.
“Nossa abordagem para a fusão tem tudo a ver com simplicidade. Sendo simples, acreditamos que a fusão de projéteis é o caminho mais rápido para a geração de energia comercialmente viável a partir da fusão. Nosso objetivo é a simplicidade na engenharia da usina, mas também queremos tornar o próprio processo de fusão tão simples quanto possível.
“A tecnologia-chave são nossos alvos. Como objetos, eles são muito complexos, mas a física é mais simples do que outras abordagens de fusão; ela pode ser compreendida e simulada com precisão.
“Com este resultado, provamos que nosso novo método para fusão inercial funciona e, mais importante, comprovamos o projeto do nosso processo. O projeto usado para chegar a esse resultado já está desatualizado há meses. Assim que atingimos o máximo com uma ideia, nós inventamos a próxima, e essa incrível jornada de descoberta é o que é tão emocionante,” disse o professor Nick Hawker, um dos fundadores da empresa emergente.
Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica – 12/04/2022