Ímã mais forte do mundo tem o poder de içar um porta-aviões, mas tem mais: ele supostamente garante o fornecimento de energia do futuro

É necessário superar a força elementar do universo: núcleos atômicos com carga positiva sempre resistem a qualquer tentativa de pressioná-los uns contra os outros. Por natureza, apenas as estrelas conseguem fazer isso.

Mas um gigante supostamente ajudará a quebrar a resistência nuclear definitiva da Terra: o coração do reator de pesquisa ITER – o Reator Termonuclear Experimental Internacional –, que aguarda sua primeira pulsação. Ele está instalado, enquanto ao seu redor o restante do potencial futuro do fornecimento de energia toma forma.

O enorme ímã, chamado solenoide, teria energia suficiente para içar um porta-aviões, de acordo com a cooperação por trás do ITER.

ITER: projeto do século para a humanidade

O reator de pesquisa de fusão ITER em Cadarache (sul da França) está em construção desde 2007 e é a primeira instalação de grande porte do mundo. Todo o resto encolhe em comparação, como pequenas bancadas de teste.

Resultado de uma cooperação internacional única entre 33 nações e um número ainda maior de empresas, ele é o principal reator de teste para o processo tokamak. É considerada a abordagem mais antiga e bem pesquisada para fundir núcleos leves em núcleos pesados ​​e gerar energia utilizável no processo.

O projeto ITER é a colaboração científica mais complexa da história. Componentes nunca antes existentes são fabricados em três continentes – cada um desses componentes é o resultado de um trabalho de engenharia de primeira classe.

Bernard Bigot, Diretor-Geral da Organização ITER

O coração do ITER: o solenoide

Com 18 metros de altura, 4,25 metros de diâmetro e pesando mais de mil toneladas, o megaímã é um verdadeiro colosso. No centro do anel em forma de rosquinha de câmaras de vácuo para o plasma que está sendo criado atualmente, encontra-se o solenóide. De acordo com seus fabricantes americanos e o consórcio ITER, ele gera o campo magnético mais forte do mundo – 280 mil vezes mais forte que o campo magnético da Terra. Se o colocássemos sobre um porta-aviões, ele poderia elevá-lo a dois metros, segundo o ITER.

Oito empresas diferentes dos EUA estiveram envolvidas na fabricação da estrutura e do suporte do gigante magnético. Ele pode suportar uma força de 100 meganewtons, o que, por sua vez, corresponde ao dobro do empuxo do ônibus espacial da NASA.

Juntamente com os ímãs localizados na parte externa do toro, o solenoide envolve o plasma. Além disso, ele envia um forte impulso elétrico através da mistura de hidrogênio e deutério, o que ajuda a forçar o plasma a assumir a forma correta e também o aquece.

No entanto, outros métodos de aquecimento, como irradiação com nêutrons ou aquecimento de alta frequência por micro-ondas, são usados ​​para atingir temperaturas extremamente altas (cerca de 150 milhões de graus). Esta é a única maneira de manter a massa extremamente quente em um estado que permita a fusão dos átomos de hidrogênio.

O sistema completo, incluindo as 18 bobinas magnéticas toroidais e seis poloidais, pesará quase 3 mil toneladas quando totalmente montado – aproximadamente o mesmo que seis Airbus A380-800 com peso máximo de decolagem.

No interior do Sol, por outro lado, a temperatura é de apenas 15 milhões de graus. Já na Terra, só conseguimos imitar as forças internas no núcleo do Sol por frações de segundo, sob as condições mais extremas. É por isso que optamos por esse caminho na maioria dos reatores de fusão projetados. No entanto, a fusão inercial é diferente: ela utiliza um grande martelo em forma de laser.

Se você quiser visitar o canteiro de obras do ITER virtualmente, um tour pelo local e pelo interior de alguns dos edifícios concluídos espera por você aqui - porque há muito mais do que apenas o poço profundo no qual o reator em torno do solenoide está montado.

No entanto, o solenoide não gerará as forças eletromagnéticas permanentemente, mas em pulsos - por 300 a 500 segundos. Isso também é atualmente uma desvantagem do conceito tokamak em comparação com outros processos de fusão nuclear: ele não pode funcionar permanentemente, mas deve ser desligado entre eles. A duração máxima no ITER em fases de teste posteriores será de 3 mil segundos, ou seja, cerca de 50 minutos.

O reator totalmente equipado está previsto para entrar em operação em 2035. Foi originalmente planejado para 2016, mas atrasos da ordem de décadas são a norma, e não a exceção, para tais projetos.

Fusão nuclear como esperança para o futuro?

Enquanto isso, os reatores de fusão permanecem sujeitos a reservas, e a questão de se eles realmente nos ajudarão no futuro ou se teremos que continuar a esperar por eles quase para sempre se justifica. Porque fantasiamos sobre isso há décadas – até agora sem produção líquida de eletricidade. O astrofísico Josef M. Gaßner está pelo menos convencido: "Não viverei para ver isso". No momento, ainda há muitas coisas previsíveis no caminho.

O ITER nunca deveria fornecer eletricidade à rede, mas apenas mostrar como poderia funcionar. Deveria entrar para a história como a usina de fusão onde aprendemos a construir e operar reatores reais desse tipo em todo o mundo. A usina de demonstração DEMO lançará então as bases para isso em operação – até meados do século. Para a DEMO, o objetivo é alimentar a rede elétrica de forma confiável com centenas de megawatts.

Em contraste, nos últimos anos, cada vez mais projetos têm surgido no cenário de pesquisa e industrial para ultrapassar o ITER, porque tokamaks podem se orgulhar de ser o primeiro processo de fusão que concebemos (na União Soviética, aliás) – mas não o único, muito menos o mais promissor.

Stellarators como o Wendelstein 7-X, no norte da Alemanha, em particular, demonstram seu potencial: são mais avançados, eficientes e promissores em termos de conceito. Uma empresa alemã chega a querer lançar um projeto relacionado muito antes da DEMO – já no início da próxima década.

Se isso é puro marketing ou convicção real, não se pode responder seriamente a partir de 2025. Enquanto isso, resta-nos apenas Hermann Hesse:

É preciso tentar o impossível para alcançar o possível.

Acreditamos que fazer o mesmo que o sol se enquadra nessa categoria de esforços humanos.