O sonho de desenvolver uma reação de fusão autossustentável com altos rendimentos de energia – um feito comparável à criação de uma estrela em miniatura da Terra – está mais perto de se tornar realidade, de acordo com os autores de um novo artigo, publicado na revista Physics of Plasmas.
Pesquisadores do Serviço Nacional de Ignição (NIF, na sigla em inglês) dos Estados Unidos relataram que, embora ainda haja pelo menos um obstáculo significativo a ser superado antes de se atingir a implosão altamente estável e precisamente dirigida necessária para a ignição, eles já resolveram muitos dos desafios relativos a este experimento desde seu começo, em 2010.
Para se atingir a ignição (definida como o ponto em que a reação de fusão produz mais energia do que é necessário para iniciar o processo), os cientistas do NIF concentraram 192 feixes de laser simultaneamente em impulsos de um milionésimo de segundo dentro de um “hohlraum” (palavra alemã para um “quarto vazio”) criogenicamente arrefecido – traduzindo: um cilindro oco do tamanho de uma borracha de lápis.
Dentro do hohlraum, foi posicionada uma cápsula do tamanho de uma esfera de rolamento contendo dois isótopos de hidrogênio, o deutério e o trítio (D-T). Os lasers unificados despejaram 500 terawatts de energia – mil vezes mais do que os Estados Unidos inteiros utilizam em qualquer momento específico – no hohlraum, criando um “forno de raios-X”, o que fez implodirem as cápsulas com os isótopos de hidrogênio em condições de temperatura e pressão semelhantes àquelas encontradas no centro do sol.
“O que queremos fazer é usar os raios-X para afastar a camada externa das cápsulas de forma muito controlada, para que os recipientes que contêm os isótopos sejam comprimidos até as condições ideais para iniciarmos a reação de fusão”, explica John Edwards, diretor de fusão por confinamento inercial e ciência de alta densidade e energia do NIF.
“Em nosso artigo, reunimos muitos dos requisitos que acreditávamos serem necessários para se atingir a ignição: intensidade de raios-X suficiente no hohlraum, fornecimento de quantidade de energia exata para o alvo e níveis desejados de compressão. Entretanto, ao menos um grande obstáculo ainda precisa ser superado: a quebra prematura da cápsula D-T [onde ficam os isótopos]”.
Edwards e seus colegas estão tentando determinar as prováveis causas desse problema. “Em alguns testes de ignição, medimos a dispersão de nêutrons liberados e encontramos vários sinais de força em diferentes pontos ao redor da cápsula D-T”, relata Edwards. “Isso indica que a superfície não é uniformemente lisa e que, em alguns lugares, a cápsula é mais fina e mais fraca do que em outros. Em testes diferentes, o espectro de raios-X emitidos indicou que o combustível D-T e a cápsula estavam se misturando muito – o resultados da instabilidade hidrodinâmica – e isso pode cessar o processo de ignição”.
Recentemente algumas ineficiências no sistema foram resolvidas e a fusão chegou a gerar a mesma energia que os lasers consomem. Esta conquista foi o mais importante passo na fusão nuclear nos últimos anos e indica que podemos alcançar a ansiada ignição e fusão auto-sustentável. [Science Daily, BBC]