MÁQUINA REVOLUCIONÁRIA: ALEMÃES DOMINAM A FUSÃO NUCLEAR E MUDARÃO O MUNDO

Ao contrário das usinas nucleares tradicionais, o equipamento promete gerar energia por bilhões de anos usando o mesmo mecanismo do Sol

Uma das maiores descobertas da ciência recente (dez, 2016)  foi conseguir colocar pela primeira vez, uma máquina de fusão nuclear que seja funcional. E ela foi desenvolvida na Alemanha, a máquina apelidada de Wendelstein 7-X  (algo como Bloco Espiral 7-X), ou W7-X foi capaz de confirmar tal feito.

Por mais de 60 anos, os cientistas sonharam com uma fonte de energia limpa e inesgotável sob a forma de fusão nuclear. E eles ainda estavam sonhando. Mas graças aos esforços do Instituto Max Planck de Física de Plasma, os especialistas esperam que isso poderia mudar em breve. No ano passado, depois de 1,1 milhão de horas de construção, o instituto completou a maior máquina de fusão nuclear do mundo, chamada de Stellarator (Gerador Estelar).

Como funciona a máquina de fusão nuclear? 

O grande "donut" de 16 metros de diâmetro é um reator de fusão chamado de "Stellarator" devido o seu funcionamento tentar imitar as condições do universo e das estrelas para fundir átomos e produzir absurdamente grandes e enormes quantidades de energia. E a máquina tem o mesmo principio que o sol: fundir átomos para gerar energia. Essa energia é o oposto da energia nuclear que temos hoje, que funciona através da fissão, ou seja, dividir os átomos. Essa tecnologia chega a dar arrepios em algumas pessoas quando pensamos em Chernobyl e Fukushima, mas a geração dessa energia é diferente, ela é limpa, sem radiação nuclear e "quase" ilimitada, e é isso, que essa máquina promete imitar, as reações químicas solares, e os primeiros testes têm demonstrado resultados muito promissores. Por incansáveis 60 anos, a humanidade esteve pesquisando a fusão nuclear na esperança que isso se transformasse em uma dia numa fonte inesgotável de energia.

O cavalo negro dos reatores nucleares

Conhecido na comunidade de física de plasma como o "Cavalo Negro" dos reatores de fusão nuclear o stellarators é notoriamente muito difícil de ser construído. Esse tipo de aparelho começou a ser pensado e projetado desde os anos de 1950, mas a versão alemã saiu do papel em 2015. Os primeiros resultados do seu funcionamento saíram agora com os testes e revelaram que o equipamento superou um dos maiores desafios de criar fusão nuclear artificialmente: Manter o plasma sobre controle. Isso porque, para fundir átomos de gás é necessário construir uma espécie de autoclave, onde resista a temperaturas elevadas e pressão, suportando nesse forno um mini-sol. O calor forçaria os átomos aproximarem mesmo sob a rejeição natural por terem carga elétrica do mesmo sinal e a mistura resultante é o plasma, um estado da matéria que fica ionizada criando um gás quente e denso de átomos livres, criando um quarto estado da matéria. 

O principal problema é que para produzir as condições necessárias para que consiga gerar o plasma ele tem que ser manter no "bloco espiral"  e deve aguentar as temperaturas absurdamente quentes e a pressão que o plasma produz. A solução pensada década atrás, seria manter o gás e o plasma contidos por campos magnéticos a uma distância segura das superfícies metálicas do stellarators. Este vídeo abaixo demonstra a construção do W7-X que levou 19 anos para ser concluído.

Entre 2003 e 2007, à medida que o projeto estava sendo construído ele sofreu alguns grandes atrasos de construção incluindo um de seus fabricantes contratados saiu do negócio e quase cancelou todo o empreendimento.

Apenas um punhado de geradores estrelares nunca foram tentados, e ainda muito menos foram concluídos. Em comparação, o primo mais popular para o stellarator, chamado de tokamak, esta em amplo uso. Há mais de três dezenas de tokamaks operacionais em todo o mundo, e mais de 200 construídos ao longo da história. Estas máquinas são mais fáceis de construir e, no passado, provaram fazer o trabalho de um reator nuclear melhor do que o stellarator. No entanto, os tokamaks têm uma grande falha que W7-X é supostamente imune, sugerindo que a mais recente máquina de monstro da Alemanha poderia ser um grande player nesse jogo.

O que o W-7X conseguiu comprovar é que seus campos magnéticos de aprisionamento do plasma estão funcionando bem. Os testes, publicados na revista Nature, tendo uma precisão impressionante, superior as expectativas dos engenheiros da parafernália. "Para o nosso conhecimento, esta é uma precisão sem precedentes, tanto em termos de engenharia como a construção de um dispositivo de fusão, bem como na medição de topologia magnética,"  descreveram os investigadores da Nature Communications. A taxa de erro, segundo o artigo, é menor que 0,001%. O que diferencia o  W-7X dos outros reatores de fusão já inventados  é que ele gera campo magnético em três dimensões, em vez de duas, como faz o modelo inventado na União Soviética, chamado tokamak. Com os campos em 3D, o W-7X não precisa de corrente elétrica, sendo mais estável que outros modelos, já provou controlar tanto o plasma de hélio quanto o de hidrogênio.

Os testes foram feitos pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos, junto com o Instituto Max Planck de Física do Plasma, na Alemanha. Eles usaram um elétron para percorrer o campo e delinearam seu trajeto com luz fluorescente, mostrando o formato de “jaula” do campo magnético do reator alemão.

Que impacto terá essa tecnologia no mundo?

É o primeiro passo, mas ainda não chegamos ao ponto de ter o primeiro reator de fusão realmente funcional, no sentido de tecnologia acessível para geração de energia. Isso só deve começar em 2019, quando o W-7X vai começar a usar deutério, um isótopo do hidrogênio, muito abundante nos oceanos terrestres. No início, porém, só vai gerar energia suficiente para se manter funcionando. O próximo desafio é aumentar a eficiência energética dos reatores e por fim, assim que eles estiverem fazendo fusão nuclear de forma satisfatória para então  começar a produzir energia elétrica em grande escala. 

Depois, poderão começar a usar essa tecnologia para gerar uma enorme quantidade de energia de maneira muito barata e muito limpa, já que o produto da reação é água. 

Se der certo, podemos ter conseguido a solução energética para a Terra por todo o futuro. Afinal, juntar átomos de hidrogênio é o que o Sol faz há 4 bilhões de anos - e deve continuar fazendo pelos próximos 4 bilhões. Ao dominar a fusão nuclear, vamos estar perto de uma fonte de energia inesgotável, e isso deve mudar o planeta para sempre: Vamos poder dessalinizar água salgada, um dos exemplo, e transformar desertos em grandes fazendas – consequentemente eliminando a fome; podemos fazer o custo do transporte cair também, produtos terão fonte inesgotáveis de energia, veículos terão como matriz principal energia elétrica, dentre outros avanços que podem surgir.

Fonte:Science Alert