A energia de fusão pode ser o futuro da produção de energia

Neil Alexander, da Associação Nuclear Canadense, compartilha por que a sociedade deveria buscar energia de fusão para fornecer energia a residências e empresas no futuro

A sociedade moderna adora energia. Quer seja iluminando nossos escritórios, aquecendo nossas casas ou entregando nossas mercadorias, tudo leva energia.

Mas fornecer a energia de que precisamos está se tornando um problema. Os combustíveis fósseis têm sido a espinha dorsal de nosso desenvolvimento, mas agora percebemos que queimar combustíveis fósseis é insustentável e devemos nos livrar deles o mais rápido possível. Existem alternativas, mas cada uma vem com suas próprias vantagens, desvantagens e limitações. A fissão nuclear tem fornecido energia econômica por décadas, mas tem barreiras de entrada que podem restringir sua aplicação. As energias renováveis, como a eólica e a solar, têm uma grande pegada física, mas muitas vezes não estão perto de onde a energia é necessária e são intermitentes. A biomassa bloqueia grandes quantidades de terra, é difícil de transportar e ainda leva à liberação de gases de efeito estufa. Muitos novos modelos de energia foram tentados, mas nenhum foi um sucesso absoluto e nenhum pode ser reproduzido de forma livre e sustentável. A fusão pode mudar isso.

Fusão como fonte de energia

A fusão seria uma fonte de energia de alta densidade inteiramente sob o controle da humanidade com um combustível acessível e facilmente disponível. Pode ser facilmente replicado em quase qualquer jurisdição e não tem emissões de carbono prejudiciais ao meio ambiente.

É por isso que a fusão econômica é o Santo Graal da indústria de energia.

Quando a matéria se condensou fora da energia após o big bang, um elétron se combinou com um próton para formar nosso elemento mais simples, o hidrogênio. É por isso que é de longe o elemento mais comum em nosso universo.

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Mas não é o átomo de menor energia. Esse título pertence ao Ferro 56. Se as forças repulsivas que mantêm os núcleos leves separados puderem ser superadas, elas se fundirão e liberarão energia, e muita energia.

É daí que vem a energia do Sol. Todos os dias, quando o Sol nasce, somos lembrados de que a fusão funciona.

A questão de criar energia a partir da fusão não é uma de suas ciências fundamentais, mas sim uma questão de engenharia, ciência de materiais e controle. O Sol usa sua enorme gravidade para confinar o combustível e a energia produzida apenas se dissipa no espaço. A fusão controlada, aqui na terra, requer que encontremos outra maneira de conter o combustível a cem milhões de graus Celsius e então coletemos a energia e a convertamos em algo útil. O Sol é autossustentável. Começamos com um combustível frio que precisamos aquecer antes que a reação possa começar, colocando grandes quantidades de energia muito rapidamente em um alvo muito pequeno.

A humanidade está à altura do desafio, imaginando muitas maneiras pelas quais isso pode ser feito e, então, provando que pode. Historicamente, os experimentos foram grandes, pois o confinamento magnético foi usado para manter um plasma quente (um estado da matéria onde os elétrons foram retirados dos átomos) ou lasers poderosos foram usados ​​para criar ondas de choque em pelotas de combustível sólido.

Instalações experimentais notáveis ​​incluem o Joint European Torus (JET) no Reino Unido, National Ignition Facility (NIF) nos EUA ou, mais recentemente, o stellarator Wendelstein 7-X na Alemanha. Trinta e cinco países se uniram para apoiar a próxima fase do desenvolvimento do Tokamak, conhecida como International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), na França. A construção dessa grande e complexa instalação levará algum tempo e deverá custar mais de US $ 20 bilhões.

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Tem sido um trabalho árduo para a fusão, visto que teve que superar muitos desafios no limite de nosso conhecimento e capacidade. Sem o benefício da gravidade do Sol, as temperaturas necessárias para a ignição são 6 vezes mais altas do que o núcleo do Sol e, no momento, trítio e deutério (isótopos de hidrogênio) devem ser usados ​​em vez de muito mais hidrogênio disponível. O processo de fusão libera muita radiação e os materiais usados ​​devem ser capazes de tolerar essa radiação.

Às vezes, as pessoas brincam que a energia de fusão comercial estava a 30 anos de distância quando foi considerada pela primeira vez e ainda está a 30 anos. Mas há evidências poderosas que sugerem que as tecnologias se desenvolvem exponencialmente e que a fusão está agora se destacando daquela parte plana inicial da curva para que, a partir daqui, o progresso possa se distanciar. Certamente, isso pode ser visto nos anúncios de progresso tecnológico nos grandes projetos, mas tão importante quanto pode ser visto na onda de conceitos comerciais derivados, como o General Fusion de Vancouver ou o First Light Fusion no Reino Unido.

Até mesmo ex-executivos do Google estão entrando no jogo, com Mike Cassidy anunciando recentemente a criação do Apollo Fusion.

Pode muito bem ter levado algum tempo para chegar onde estamos hoje, mas com poucas restrições à implantação e uma enorme demanda pelo que oferece, a fusão poderia facilmente ser o próximo grande passo no desenvolvimento da humanidade. E pode acontecer mais cedo do que você pensa.

O Dr. Alexander também é Consultor Principal da Bucephalus Consulting e foi um dos signatários do Fusion – 2030, um roteiro para o restabelecimento do programa de Pesquisa de Fusão Nuclear do Canadá.

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Dr. Neil Alexander

Membro engajado

Associação Nuclear Canadense

[email protected]

https://cna.ca/

@talknuclear

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