Por mais de 60 anos, os cientistas têm sonhado com uma fonte de energia limpa e inesgotável na forma de fusão nuclear. E eles ainda estão sonhando. Mas, graças aos esforços do Instituto Max Planck de Física de Plasma, os especialistas esperam que isso possa mudar em breve. Como informa o jornal “Business Insider”, no ano passado, depois de 1,1 milhão de horas de construção, o instituto concluiu a maior máquina de fusão nuclear do mundo de seu tipo, chamado de stellarator.
Os cientistas chamam o aparelho de 16 metros de largura de Wendelstein 7-X (W7-X). E após mais de um ano de testes, os engenheiros estão finalmente prontos para ligar a máquina de US$ 1,1 bilhãopela primeira vez – e isso poderia acontecer antes do final deste mês, relatou a revista “Science”.
Stellarators são notoriamente difíceis de construir. O vídeo abaixo demonstra a construção da W7-X, que levou 19 anos para ficar pronta (a narração é em inglês, mas, para quem não entende, as imagens já são impressionantes o suficiente):
Marco histórico
Entre 2003 e 2007, enquanto o projeto estava sendo construído, ele sofreu alguns grandes contratempos – incluindo um de seus fabricantes ter saído do negócio – que quase cancelaram todo o empreendimento. Pouquíssimos stellarators já tiveram sua construção iniciada e menos ainda foram concluídos.
Por comparação, o primo mais popular do stellarator, chamado tokamak, é mais usado. Há mais de 30 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.
Mas os tokamaks tem uma grande falha a que o W7-X é declaradamente imune, sugerindo que a mais recente máquina-monstro da Alemanha poderia ser um divisor de águas.
Como funciona um reator nuclear
A chave para um reactor nuclear bem sucedido de qualquer tipo é gerar, limitar e controlar uma bolha de material super-aquecido, chamado plasma – um gás que tenha atingido temperaturas de mais de 100 milhões de graus Celsius.
A estas temperaturas incandescentes, os elétrons são arrancados de seus átomos, formando o que são chamados de íons. Sob estas condições extremas, as forças repulsivas, que normalmente fazem com que os íons saltem uns contra os outros como carrinhos bate-bate, são superadas.
Consequentemente, quando os íons colidem, eles se fundem, gerando energia, e você tem o que é chamado de fusão nuclear. Este é o processo que tem alimentado o nosso sol por cerca de 4,5 bilhões de anos e continuará a fazê-lo por mais cerca de 4 bilhões de anos.
Uma vez que os engenheiros aqueçam o gás no reator à temperatura certa, utilizam bobinas magnéticas super-refrigeradas para gerar campos magnéticos intensos que contêm e controlam o plasma. O W7-X, por exemplo, abriga 50 serpentinas magnéticas de 5,4 toneladas, mostradas em roxo no GIF abaixo. O plasma está no interior da bobina vermelha:
A diferença entre tokamaks e stellarators
Durante anos, tokamaks foram consideradas as máquinas mais promissoras para o aproveitamento da energia do sol, porque a configuração das suas bobinas magnéticas contém um plasma que é melhor do que a dos stellarators que operam atualmente.
Mas há um problema: os tokamaks só podem controlar o plasma em rajadas curtas que não duram mais de 7 minutos. E a energia necessária para gerar aquele plasma é maior do que a energia que os engenheiros obtêm destas rajadas periódicas.
Os tokamaks, portanto, consomem mais energia do que produzem, o que não é o esperado de reatores de fusão nuclear, que têm sido apontados como a “fonte de energia mais importante do próximo milênio”, como afirmou Terry Slavin em sua coluna no Observer, do jornal “The Guardian”.
Por causa do design dos stellarators, os especialistas suspeitam que ele poderia sustentar o plasma durante pelo menos 30 minutos a uma hora, o que é significativamente mais do que qualquer tokamak. O tokamak francês Tore Supra detém o recorde: 6 minutos e 30 segundos.
Se W7-X for bem-sucedido, ele poderia transformar completamente a comunidade da fusão nuclear e lançar os stellarators na centro das atenções. “O mundo está esperando para ver se obtemos o tempo de confinamento e depois o prendemos por um longo pulso”, declarou à “Science” David Gates, o chefe da física do stellarator no Laboratório de Física de Princeton Plasma. [Science, Business Insider, Science Alert]
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