Tendências do dia

Na fusão nuclear há um problema sobre o qual não se fala o suficiente; e é causado pelo deutério

  • Dois isótopos estão envolvidos na reação de fusão desencadeada pelos reatores: deutério e trítio

  • Diferentemente do trítio, o deutério não é radioativo, mas isso não significa que seja inofensivo

Deutério é problema na fusão nuclear | Fusion For Energy
Sem comentários Facebook Twitter Flipboard E-mail
pedro-mota

PH Mota

Redator

Jornalista há 15 anos, teve uma infância analógica cada vez mais conquistada pelos charmes das novas tecnologias. Do videocassete ao streaming, do Windows 3.1 aos celulares cada vez menores.

O deutério é um elemento químico muito especial. Esse isótopo difere do prótio, a personificação do hidrogênio mais abundante do universo, em apenas uma coisa: ele tem um nêutron em seu núcleo. O prótio não tem nenhum; apenas um próton e um elétron orbitando ao seu redor. O núcleo do deutério, no entanto, é formado por dois núcleons: um próton e um nêutron. O destaque, entretanto, é para sua participação no combustível usado em reatores experimentais de fusão nuclear.

Para produzir energia, máquinas muito sofisticadas, em especial aquelas que usam confinamento magnético, como o ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) – o reator experimental que um consórcio internacional liderado pela Europa está construindo na cidade francesa de Cadarache, ou o reator japonês JT-60SA –, confinam um gás extremamente quente dentro de uma câmara de vácuo. O interessante sobre esse plasma é que ele pode ultrapassar 150 milhões de graus Celsius e, principalmente, que contém os núcleos de deutério e trítio envolvidos na reação de fusão nuclear.

O trítio é outro isótopo do hidrogênio. Ele tem dois nêutrons em seu núcleo e, diferentemente do prótio e do deutério, é instável e, portanto, radioativo. Nessas circunstâncias, parece razoável concluir que o deutério é inofensivo, mas não é, de forma alguma. Na verdade, seus núcleos têm a capacidade de interagir com os metais mais expostos na câmara de vácuo do reator, degradando-os. Os escudos térmicos desta máquina são feitos de tungstênio e, curiosamente, o deutério e o tungstênio interagem de uma forma surpreendente.

Boro pode ajudar a quebrar a afinidade entre o tungstênio e o deutério

Os pesquisadores do ITER descobriram algo muito interessante: o tungstênio que absorveu núcleos de deutério lentos, aqueles que não adquiriram muita energia anteriormente, tem a capacidade a posteriori de absorver mais núcleos de deutério de movimento rápido. Tomi Vuoriheimo é um dos físicos de materiais da EUROfusion que está pesquisando para tentar entender por que esse fenômeno ocorre e até que ponto ele pode alterar a estrutura dos escudos de tungstênio e, portanto, também encurtar sua vida útil.

Ainda há muito trabalho a ser feito nesta área, mas os pesquisadores que trabalham no campo muito complexo da energia de fusão têm algo muito importante a seu favor: a boronização. O boro é um semicondutor, o que significa que dependendo da pressão, temperatura, radiação ou outras condições às quais o expomos, ele se comportará como um condutor de corrente elétrica ou como um isolante. E mais, é um semimetal, então ele tem algumas das propriedades características dos metais e outras dos não metais.

O curioso é que no domínio da fusão nuclear, o boro tem um papel absolutamente protagonista. Suas propriedades físico-químicas permitem que ele seja usado para espalhar uma fina camada sobre a superfície dos elementos da câmara de vácuo diretamente expostos ao plasma, a fim de reduzir significativamente as impurezas e aumentar o desempenho da reação. O processo de deposição de boro dentro do reator é conhecido, precisamente, como 'boronização'.

Tomi Vuoriheimo e outros pesquisadores suspeitam que o boro pode provar ser um aliado valioso para limitar drasticamente a absorção de núcleos de deutério pelo tungstênio que é diretamente exposto ao plasma do reator. Na verdade, este físico viajará em breve para a Romênia com o propósito de aplicar técnicas computacionais que ajudem os pesquisadores da EUROfusion a modelar e prever a penetração do deutério. Somente desta forma será possível resolver de uma vez por todas um dos muitos desafios enfrentados por esta tecnologia para tornar a energia de fusão comercialmente disponível no futuro.

Imagem | Fusion For Energy

Saiba mais | EUROfusion

Inicio