Bárbara Castro
RedatoraÉ preciso superar uma força primordial do universo: núcleos atômicos com carga positiva resistem a qualquer tentativa de empurrá-los uns contra os outros ou de fundi-los. De forma natural, apenas as estrelas conseguem fazer isso.
No entanto, um gigante deve ajudar a quebrar essa resistência atômica definitiva na Terra: o coração do reator de pesquisa ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), que aguarda o seu primeiro disparo. Ele acaba de ser instalado, enquanto, ao seu redor, ganha forma o restante do potencial futuro do fornecimento de energia.
Quando totalmente ativado, esse enorme ímã — chamado solenóide — teria força suficiente para erguer um porta-aviões, segundo a cooperação por trás do ITER. Apresentamos uma visão geral do funcionamento planejado para a nova casa do ímã individual mais forte do mundo.
Um projeto do século para a humanidade
O reator de pesquisa em fusão ITER, em Cadarache (sul da França), está em construção desde 2007 e representa a primeira instalação em escala industrial do mundo. Tudo o mais se apequena em comparação a bancadas de testes menores.
Resultado de uma cooperação internacional inédita de 33 nações e inúmeras empresas, o ITER representa o reator de teste modelo para o método Tokamak. Esta é considerada a abordagem mais antiga e mais pesquisada para fundir núcleos leves em núcleos mais pesados e, com isso, obter energia aproveitável.
"O projeto ITER é a colaboração científica mais complexa da história. Componentes que nunca existiram antes estão sendo fabricados em três continentes — cada um deles é resultado de engenharia de primeira linha."
O Solenóide
Com 18 metros de altura, 4,25 metros de diâmetro e mais de 1.000 toneladas, o megaímã é um verdadeiro colosso. Ele já está instalado no centro do anel em forma de rosca de câmaras de vácuo para o plasma. Segundo seus fabricantes norte-americanos e o consórcio ITER, ele gera o campo magnético mais forte do mundo — 280.000 vezes mais forte que o campo magnético da Terra. Se o colocássemos sobre um porta-aviões, ele poderia erguê-lo a dois metros de altura, segundo o ITER.
Oito empresas diferentes dos EUA participaram apenas na fabricação do suporte e da estrutura de sustentação para o ímã gigante. Esse empreendimento justifica, na visão de seus criadores, um nome próprio: o "exoesqueleto magnético". Ele consegue resistir a uma força de 100 meganewtons, o que equivale ao dobro do empuxo do Space Shuttle da NASA.
Junto com os ímãs localizados no exterior do toro (a estrutura em forma de rosca), o solenóide confina o plasma. Além disso, ele envia um forte pulso elétrico através da mistura de hidrogênio e deutério, o que ajuda a moldar o plasma na forma correta e contribui para aquecê-lo.
Para isso, são utilizados outros métodos de aquecimento, como bombardeio por nêutrons ou aquecimento por radiofrequência com micro-ondas, para atingir temperaturas extremamente altas (cerca de 150 milhões de graus Celsius). Só assim a massa extremamente quente pode ser mantida em um estado que permita a fusão de átomos de hidrogênio.
O sistema completo, incluindo as 18 bobinas magnéticas toroidais e seis poloidais, pesará quase 3.000 toneladas quando totalmente montado — o equivalente a cerca de seis aviões Airbus A380-800 com peso máximo de decolagem.
Por que temperaturas tão altas?
No interior do Sol, a temperatura é de 15 milhões de graus Celsius. Mas, pensando bem, isso faz sentido: para que os núcleos atômicos se fundam, é necessária uma pressão imensa e/ou temperaturas altíssimas.
Na Terra, só podemos imitar as forças direcionadas para o interior do núcleo do Sol sob condições extremamente severas e por frações de segundo — usando calor. Por isso, a maioria dos projetos de reatores de fusão segue esse caminho.
Entretanto, o solenóide não gerará as forças eletromagnéticas de forma contínua, mas sim em impulsos — durante 300 a 500 segundos. Isso representa atualmente uma desvantagem do conceito Tokamak em relação a outros métodos de fusão nuclear: ele não pode operar continuamente e precisa desligar entre os ciclos. A duração máxima no ITER, em fases posteriores de testes, será de 3.000 segundos (cerca de 50 minutos).
A previsão é que o reator totalmente equipado entre em operação em 2035 — originalmente o plano era 2016. Atrasos na ordem de décadas, no entanto, são quase a regra e não a exceção em projetos desse porte.
Enquanto isso, as usinas de fusão permanecem sob ressalva, e a questão sobre se elas realmente nos ajudarão no futuro — ou se continuaremos apenas esperando por elas indefinidamente — é legítima. Afinal, fantasiamos com isso há décadas, até agora sem rendimento líquido de eletricidade. O astrofísico Josef M. Gaßner está convencido de que não verá isso acontecer em vida, pois ainda há muitos obstáculos previsíveis no caminho.
Assim, o ITER também não foi projetado para fornecer eletricidade à rede, mas sim para demonstrar como isso poderia funcionar. O objetivo é que ele entre para a história como a usina de fusão na qual aprenderemos a construir e operar usinas reais do tipo no mundo todo. A usina de demonstração DEMO deverá lançar as bases para essa operação em meados do século, com a meta de injetar de forma confiável algumas centenas de megawatts de energia elétrica na rede.
Em contraste com isso, nos últimos anos têm surgido cada vez mais projetos na comunidade acadêmica e industrial com o intuito de ultrapassar o ITER em uma via paralela. Embora os Tokamaks possam se orgulhar de ser o primeiro método de fusão concebido (na União Soviética), eles não são o único e tampouco o mais promissor.
Sobretudo os Stellarators, como o Wendelstein 7-X no norte da Alemanha, mostram o grande potencial que possuem: conceitualmente, são mais avançados, eficientes e promissores para o futuro. Uma empresa alemã chega ao ponto de planejar a conexão à rede com um projeto derivado muito antes do DEMO — já no início da próxima década.
Se isso é puro marketing ou uma convicção real, não é possível responder com certeza no momento. Resta-nos seguir as palavras de Hermann Hesse:
"É preciso tentar o impossível para alcançar o possível."
Fazer o mesmo que o Sol se qualifica perfeitamente nessa categoria de empreendimentos humanos.
Matéria traduzida de GameStar*
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