Este laboratório de fusão nuclear está criando consistentemente reações que geral mais energia do que consomem
Em dezembro de 2022, os cientistas do National Ignition Facility (NIF) dos Estados Unidos alcançaram um marco histórico após mais de uma década de pesquisas e desafios. Eles conseguiram uma reação de fusão que produziu mais energia do que consumiu, um fenômeno conhecido como ignição. Esse feito não foi um caso isolado e foi repetido várias vezes, demonstrando sua consistência. Com base nesse sucesso, a administração do presidente americano Joe Biden planeja estabelecer três centros de pesquisa nos EUA para impulsionar ainda mais essa ciência.
O NIF, uma instalação do tamanho de um estádio e localizada no Laboratório Nacional Lawrence Livermore, na Califórnia, alcançou com sucesso seu objetivo de ignição em quatro das últimas seis tentativas. Este feito gerou reações com pressões e temperaturas superiores às encontradas no interior do Sol.
Richard Town, físico e líder do programa de ciência de fusão por confinamento inercial no LLNL, expressou grande satisfação com essa conquista, afirmando: “Estou me sentindo muito bem.”
O propósito inicial do NIF era reproduzir e estudar as reações que ocorrem em detonações termonucleares, especialmente após o fim dos testes nucleares subterrâneos dos EUA em 1992. Os avanços recentes na produção de fusão estão contribuindo para a pesquisa de armas nucleares e também aumentaram o entusiasmo sobre o potencial da fusão como fonte ilimitada e limpa de energia. John Kerry, secretário de estado dos EUA, destacou a necessidade de colaborações internacionais na pesquisa de energia de fusão na Cúpula do Clima COP28 em Dubai. Em seguida, o Departamento de Energia dos EUA, responsável pelo NIF, anunciou a criação de novos centros de pesquisa liderados pelo LLNL, pela Universidade de Rochester em Nova York e pela Universidade Estadual do Colorado em Fort Collins.
Saskia Mordijck, física na Universidade William & Mary na Virgínia, ressaltou o impacto significativo do sucesso do NIF tanto na comunidade de pesquisa em fusão quanto na percepção pública, enfatizando a importância dos cientistas cumprirem suas promessas.
O NIF opera direcionando 192 feixes de laser para um pequeno pellet contendo isótopos de deutério e trítio, encapsulados em um recipiente de diamante dentro de um cilindro de ouro. Essa configuração desencadeia uma implosão, levando à fusão dos isótopos, que produz hélio e uma quantidade substancial de energia. Em 5 de dezembro de 2022, a instalação alcançou um marco ao gerar 54% mais energia do que a energia entregue pelos lasers.
Um novo recorde foi estabelecido em 30 de julho, quando a mesma quantidade de energia resultou em uma saída de 3,88 megajoules, um aumento de 89%. Sucessos adicionais em outubro solidificaram a capacidade do laboratório de alcançar a ignição. Apesar de algumas imperfeições no processo, a equipe tem uma compreensão mais profunda das variáveis envolvidas e de como controlá-las.
Annie Kritcher, a principal designer do NIF para esses experimentos, expressou otimismo, observando que, mesmo com certos problemas, os experimentos ainda produziram energia de fusão significativa.
Transformar essas conquistas em energia de fusão prática para a rede elétrica é um desafio. O sistema de laser do NIF é extremamente ineficiente, com mais de 99% da energia perdida antes de alcançar o alvo. O novo programa de pesquisa de energia de fusão inercial do Departamento de Energia visa desenvolver sistemas de laser mais eficientes. Esta iniciativa envolve um investimento de 42 milhões de dólares ao longo de quatro anos para estabelecer três centros de pesquisa que se concentrarão no avanço da tecnologia de fusão a laser e no desenvolvimento de uma força de trabalho qualificada para essa indústria emergente.
Carmen Menoni, líder do centro na Universidade Estadual do Colorado, enfatizou a oportunidade de desenvolver um programa de fusão a laser, reconhecendo o sucesso recente do NIF como um motivador crucial.
Até agora, a maior parte dos investimentos governamentais em pesquisa de energia de fusão foi direcionada a projetos baseados em tokamak, como a parceria internacional ITER na França. No entanto, muitas empresas do setor privado estão explorando métodos alternativos, incluindo a fusão a laser.
Os experimentos mais recentes de Kritcher no NIF, com um aumento de 7% na energia do laser, visam alcançar rendimentos ainda maiores. O primeiro experimento desta nova série, realizado em 30 de outubro, não quebrou o recorde anterior, mas ainda assim produziu um resultado substancial. Kritcher planeja se concentrar em refinar o pulso do laser para uma implosão mais simétrica nos próximos experimentos. [Nature]
