EUA confirmam ganho de energia em experiência de fusão nuclear

 O Departamento de Energia dos Estados Unidos confirmou hoje que cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, em Berkeley, na Califórnia, conseguiram pela primeira vez fazer uma experiência de fusão nuclear com ganho de energia. É uma promessa, ainda distante e com muitos obstáculos, de desenvolvimento de uma fonte de energia limpa a renovável.

A fusão nuclear é a fonte da energia do Sol e das estrelas. Como o combustível nuclear é o hidrogênio, praticamente inesgotável, e a reação não deixa radioatividade, os cientistas acreditam que possa ser uma fonte de energia importante para acabar com a era dos combustíveis fósseis, responsáveis pelo aquecimento global, sem deixar lixo radioativo.

Na fissão nuclear, uma partícula bombardeia o núcleo de um átomo pesado, que precisa muita energia para se manter unido. As primeiras bombas atômicas usaram urânio e plutônio. As usinas nucleares geralmente usam urânio-235.

O urânio é o átomo com maior número de prótons e nêutrons no núcleo encontrado na natureza. O isótopo mais comum é o urânio-238. Isótopos são átomos do mesmo elemento, com o mesmo número de prótons (número atômico) e diferente número de nêutrons, o que resulta em números de massa (prótons + nêutrons) diferentes. 

Só 0,72% do urânio é 235. Então, tanto para a bomba atômica como para usinas nucleares é preciso enriquecer o urânio, aumentando o teor de U-235. 

A maioria dos reatores para geração de energia usa urânio enriquecido com um teor de 3% a 5% de U-235 porque cada átomo partido precisa emitir partículas que só dividam um átomo. Caso contrário, haveria uma reação em cadeia com progressão geométrica e uma explosão nuclear, como quando se risca um fósforo e incendeia todos os outros de uma caixa.

Os equipamentos de medicina nuclear usam urânio enriquecido com teor de cerca de 20%.

As armas atômicas exigem urânio enriquecido a altos teores. A bomba de Hiroxima tinha 64 quilos de urânio enriquecido a 80%. Hoje as bombas usam teores acima de 90%.

Na fusão, é o oposto. Átomos leves se unem para formar um átomo mais pesado. O elemento mais simples que existe é o hidrogênio. O isótopo mais comum, o prótio, tem um próton no núcleo e um elétron. É 99,98% do hidrogênio encontrado na natureza.

O hidrogênio pesado ou deutério tem um próton e um nêutron, e o hidrogênio mais pesado ou trítio têm um próton e dois nêutrons. Um em cada 6.420 átomos de hidrogênio encontrados na natureza é deutério (0,0156%). O trítio é um bilionésimo de um bilionésimo por cento do hidrogênio, mas pode ser extraído do lítio.

Na fusão nuclear, um átomo de deutério se funde com um átomo de trítio para formar um átomo de hélio, que tem dois prótons e dois nêutrons, expelindo um nêutron e liberando grande quantidade de energia; 0,645% da massa se transforma em energia.

Esta reação acontece no Sol 1.038 vezes por segundo, transformando 620 milhões de toneladas de hidrogênio em 616 milhões de toneladas de hélio.  

A quantidade de energia liberada é calculada pela fórmula criada pelo genial cientista alemão Albert Einstein: E=mc2, em que c é a velocidade da luz no vácuo (300 mil quilômetros por segundo). 

Uma bomba de hidrogênio é mil vezes mais poderosa do que uma bomba de urânio ou plutônio.

Para acontecer a fusão nuclear, é necessária uma temperatura de 100 milhões de graus centígrados. Assim, o detonador de uma bomba de hidrogênio é uma bomba de urânio ou plutônio. Isto dificulta a reação controlada porque derreteria tudo ao redor.

Em 5 de dezembro, os cientistas do Laboratório Livermore usaram 192 raios lêiser para bombardear uma pequena cápsula com deutério e trítio colocada dentro de um diamante para atingir uma temperatura de 150 milhões de graus centímetros, 10 vezes mais do que a temperatura do núcleo do Sol.

Esta carga formidável provoca a implosão da cápsula. A pressão ajuda a comprimir o hidrogênio e provocar a fusão.

Em menos de um trilionésimo de segundo, uma energia de 2,05 megajoules de energia, cerca de 490 mil calorias, atingiu a cápsula, que expeliu um feixe de nêutros com energia de cerca de 3,15 megajoules ou 753 mil calorias, com ganho de uma vez e meia mais energia do que a utilizada para provocar a fusão.

Foi a primeira vez em que houve ganho de energia. Os cientistas pressupõem que uma usina de fusão nuclear viável precisaria de um ganho de 30 a 100 vezes. Isto pode levar décadas, sem garantia de sucesso.