A FUSÃO NUCLEAR artificial é fronteira promissora na busca por fonte de energia limpa e sustentável.
Embora existam desafios técnicos significativos, os avanços recentes na China, França e Estados Unidos mostram que a comunidade científica global está progredindo em direção a essa meta. A colaboração internacional e os investimentos contínuos são cruciais para transformar a fusão nuclear artificial em realidade viável.
Os cientistas trabalham intensamente na execução de projetos para construção do cognominado SOL ARTIFICIAL, equipamento destinado a obter artificialmente a Fusão Nuclear.
Antes de abordar o tema com detalhes, é necessário e importante relembrarmos o que são e quais as diferenças entre FISSÃO e FUSÃO NUCLEAR.
FISSÃO NUCLEAR
Fissão Nuclear é processo em qual um núcleo atômico pesado se divide em dois ou mais núcleos menores, liberando grande quantidade de energia. Este processo é induzido quando um núcleo pesado, como o urânio-235 ou o plutônio-239, absorve um nêutron, tornando-se instável e se dividindo.
EFEITOS
Liberação de Energia – A fissão nuclear libera quantidade enorme de energia na forma de calor e radiação. Esta energia é imensamente maior do que a liberada em reações químicas convencionais.
Produção de Radiação – A fissão gera radiação ionizante perigosa para seres vivos, requerendo cuidados especiais no manuseio.
Nêutrons Secundários – O processo libera nêutrons adicionais que, em ocorrência descontrolada, pode induzir novas fissões, levando a reação em cadeia.
UTILIDADES
Produção de Energia – A principal aplicação da fissão nuclear vem de usinas nucleares, onde a energia liberada é usada para gerar eletricidade. Estas usinas são fontes significativas de energia sem emissões diretas de gases de efeito estufa, entretanto, gerando danosos resíduos nucleares.
Propulsão Naval – Submarinos e porta-aviões nucleares utilizam reatores de fissão para propulsão, permitindo longas operações sem a necessidade de reabastecimento.
Armas Nucleares – A fissão nuclear é o princípio básico das bombas atômicas, que liberam energia explosiva devastadora.
A fissão nuclear é processo fundamental tanto para aplicações pacíficas, como a geração de energia elétrica, quanto para fins militares. Contudo, seu uso envolve desafios significativos relacionados à segurança, ao manuseio de materiais radioativos e ao gerenciamento de resíduos nucleares.
FUSÃO NUCLEAR
Fusão Nuclear é processo em qual dois núcleos atômicos leves se combinam para formar um núcleo mais pesado, liberando quantidade significativa de energia. Sob altíssimas temperaturas esse processo ocorre naturalmente no núcleo das estrelas, incluindo o Sol, onde hidrogênio se funde para formar hélio.
EFEITOS
Liberação de Energia – A fusão nuclear libera quantidade imensa de energia, maior que a fissão nuclear, e ocorre sem a produção de resíduos radioativos de longa duração.
Produção de Radiação – Comparado à fissão, a fusão gera radiação em menor escala e com menor risco de longo prazo.
Altas Temperatura e Pressão – Para que a fusão ocorra, são necessárias condições extremas de temperatura e pressão, semelhantes às encontradas no núcleo das estrelas, incluindo nosso Sol.
UTILIDADES
Produção de Energia – A fusão nuclear tem potencial de ser fonte quase inesgotável de energia limpa e segura. Projetos experimentais, como o ITER – International Thermonuclear Experimental Reactor -, estão investigando maneiras de tornar a fusão viável para geração artificial de eletricidade.
Propulsão Espacial – Entre outras atividades úteis, a fusão nuclear está sendo estudada também para propulsão de naves espaciais, oferecendo a possibilidade de viagens interestelares mais rápidas e eficientes.
Armas Nucleares – A fusão é utilizada em bombas de hidrogênio, que são mais poderosas que as bombas tradicionais de fissão. No entanto, seu uso levanta sérias preocupações éticas e de segurança para vidas e ao planeta.
A fusão nuclear representa fronteira emocionante e promissora para a ciência e a tecnologia. Embora existam desafios significativos a serem superados, especialmente em termos de controle e contenção das reações de fusão, seu potencial para transformar a geração de energia e a exploração espacial é enorme.
Ao mesmo tempo, é crucial abordar e mitigar os riscos e as questões éticas associadas a sua aplicação.
TEMPERATURA NO NÚCLEO DO SOL E FUSÃO NUCLEAR
No núcleo do Sol a fusão nuclear ocorre a temperaturas extremamente altas, mais de 15 milhões de graus Celsius. Essa condição extrema permite que os núcleos de hidrogênio se fundam para formar hélio, liberando enorme quantidade de energia útil à vida na Terra, sendo um dos benefícios por meio da transmissão de luz solar.
EFEITOS ÚTEIS NA TERRA
Luz Solar – A luz do Sol é essencial para a vida na Terra. A fotossíntese em plantas, que produz oxigênio e serve de base para quase todas as cadeias alimentares, depende da luz solar.
Calor – O calor do Sol aquece a superfície da Terra, permitindo a existência de água líquida, tornando o planeta habitável.
Energia Solar – A energia do Sol é convertida em eletricidade, por meio de painéis solares, oferecendo fonte limpa e renovável de energia.
Ciclo das Estações – A variação na intensidade da luz solar ao longo do ano causa as mudanças de estações climáticas, cruciais para a agricultura.
EFEITOS PREJUDICIAIS
Radiação Ultravioleta – UV – A radiação UV pode causar queimaduras solares, envelhecimento precoce da pele e aumento no risco de câncer de pele. Felizmente, a camada de ozônio da Terra filtra a maior parte dessa radiação.
Tempestades Solares – Explosões de radiação e partículas carregadas vindas do Sol, identificadas como Ventos Solares, podem afetar satélites, naves espaciais, redes elétricas e comunicações na Terra.
Alterações Climáticas – Mudanças na atividade solar influenciam o clima da Terra a longo prazo, embora não sejam único fator.
A fusão no núcleo do Sol é processo vital que sustenta a vida na Terra, fornecendo luz e calor essenciais. No entanto, também existem riscos associados, como a exposição à radiação ultravioleta e tempestades solares. Ao entender e mitigar esses efeitos prejudiciais, podemos melhor aproveitar os inúmeros benefícios da energia solar.
PROJETO DO SOL ARTIFICIAL
O Projeto do Sol Artificial, oficialmente conhecido como Tokamak Supercondutor Avançado Experimental – EAST -, é a construção de megadispositivo de fusão nuclear, desenvolvido para replicar o processo de FUSÃO NUCLEAR que ocorre no núcleo do Sol, onde átomos de hidrogênio se fundem para formar hélio, liberando enorme quantidade de energia.
O objetivo principal do Projeto do Sol Artificial é criar fonte de energia limpa, sustentável e praticamente inesgotável.
A energia gerada pela fusão nuclear pode ser convertida em eletricidade, oferecendo alternativa às fontes de energia tradicionais, que dependem de combustíveis fósseis.
BENEFÍCIOS PROJETADOS
Energia Limpa – A Fusão Nuclear não produz resíduos radioativos de longa duração, tornando-se opção mais segura e ambientalmente amigável em comparação com a Fissão Nuclear.
Sustentabilidade – A fusão utiliza isótopos de hidrogênio, que são abundantes nas águas dos oceanos, garantindo fonte de combustível praticamente inesgotável.
Redução de Emissõea Prejudiciais – A energia de fusão não emite gases de efeito estufa, contribuindo para a mitigação das mudanças climáticas.
Exploração Espacial – A tecnologia de fusão poderá ser utilizada para propulsão de naves espaciais, permitindo viagens interestelares mais rápidas e eficientes.
RISCOS NA EXECUÇÃO DO PROJETO
Condições Extremas – A fusão nuclear requer temperaturas extremamente altas, acima de 15 milhões de graus Celsius, e pressões elevadas, apresentando desafios significativos em termos de engenharia e segurança.
Estabilidade do Plasma – Manter o plasma estável por longos períodos é grande desafio técnico; qualquer falha pode resultar na perda de controle do reator.
Custo – O desenvolvimento e a manutenção de reatores de fusão são extremamente caros, exigindo investimentos substanciais em pesquisas e infraestruturas.
Riscos de Radiação – Embora a fusão produza menos resíduos radioativos, ainda há grandes riscos associados à radiação, como a necessidade de proteção adequada para os trabalhadores e o meio ambiente.
Os Projetos do Sol Artificial representam avanço significativo na busca por fonte de energia limpa e sustentável. Apesar dos desafios técnicos e dos riscos envolvidos, os benefícios potenciais da fusão nuclear são enormes, oferecendo solução promissora para a crise energética global e a exploração espacial.
NAÇÕES TRABALHANDO NO PROJETO DE SOL ARTIFICIAL
CHINA
A China tem liderado os avanços com o Tokamak Supercondutor Avançado Experimental – EAST, popularmente conhecido como Sol Artificial. Recentemente, o EAST manteve operação de plasma de alto confinamento por 1.066 segundos – 17,76 minutos – estabelecendo novo recorde mundial.
Este progresso é significativo para a viabilidade da fusão nuclear como fonte de energia.
Os cientistas chineses destacam a importância de alcançar operações estáveis de longo prazo, para permitir a circulação autossustentável do plasma, essencial para a geração contínua de energia.
A China continua melhorando seus sistemas, esperando que a fusão nuclear se torne fonte viável de energia nas próximas décadas.
FRANÇA (Projeto Internacional)
O Reator Termonuclear Experimental Internacional – ITER – em produção na França, é projeto colaborativo internacional, incluindo Estados Unidos, Japão, Rússia, China, Índia e membros da União Europeia. O ITER visa demonstrar a viabilidade da fusão nuclear em grande escala.
Os cientistas do ITER na França enfatizam a importância da colaboração internacional e dos avanços técnicos incrementais para alcançar a fusão nuclear sustentável.
A ativação do ITER Internacional está prevista para 2039, com a expectativa de que a tecnologia e as instalações necessárias para produzir energia elétrica a partir da fusão nuclear estejam disponíveis até 2040.
ESTADOS UNIDOS
Nos Estados Unidos a Instalação Nacional de Ignição – NIF – alcançou marco importante em 2022, ao atingir a ignição no núcleo do plasma, embora o reator ainda consuma mais energia do que produz.
Os cientistas americanos reconhecem os desafios técnicos, mas continuam a investir em pesquisas e experiências para melhorar a eficiência e a estabilidade dos reatores de fusão.
Os Estados Unidos continuam a trabalhar em melhorias técnicas, esperando contribuir significativamente para a viabilidade da fusão nuclear nas próximas décadas.
Paulo Dirceu Dias
paulodias@pdias.com.br
Sorocaba – SP
Fevereiro 2025