A energia do Sol: Fusão Nuclear

            O Sol é a fonte de energia do nosso planeta, todos os processos naturais biológicos e físicos na Terra só ocorrem graças à energia produzida pelo Sol. Você sabe como essa energia é produzida? O fenômeno responsável é a fusão termonuclear.

            A fusão nuclear consiste em formar um núcleo atômico mais estável na junção de dois núcleos leves. Para isso ocorrer deve-se ter energia suficiente para vencer a barreira coulombiana que impede que as partículas se aproximem. No Sol o que ocorre é o hidrogênio que se transforma em hélio, porém é um processo de várias etapas, chamado de ciclo próton-próton, como mostra a figura 1.

            A questão energética no mundo é um tema muito discutido, por que não usar a fusão como meio de produção de energia? Muitos cientistas acreditam que fusão termonuclear é a energia do futuro.

            A obtenção de uma fonte de fusão contínua e controlada é difícil. Porém muitos países estão em busca de tal feito. As vantagens de um reator de fusão nuclear são grandes, algumas delas são: combustíveis abundantes e baratos, por exemplo, o deutério (encontrado nos lagos e oceanos) e o trítio (produzido artificialmente), a produção em larga escala efeitos mínimos ao meio ambiente, entre outros. Porém ainda requer muito estudo. As exigências para que um reator termonuclear tenha sucesso são: elevada densidade de partículas interagentes para que a taxa de colisões seja suficiente; elevada temperatura do plasma para que tenham energia suficiente para se fundirem e um tempo de confinamento dilatado, afinal nenhuma parede suportará as temperaturas elevadas [2].

            Uma das formas em estudo para obter a fusão é através de confinamento magnético, onde o plasma, que por sua vez é constituído de partículas carregadas, fica confinado por um campo magnético que o impede de atingir as paredes. Um aparelho para fusão termonuclear que funciona dessa forma é o Tokamak. O primeiro foi desenvolvido na antiga URSS, após isso vários outros países também construíram tais aparelhos e muitos outros estão em projeto de construção. A figura 2 ilustra o princípio do funcionamento de um Tokamak.

         O maior Tokamak em operação é o JET (Joint European Torus). A figura 3 mostra imagens do eu interior e exterior. O projeto foi iniciado em 1973 e o primeiro plasma obtido foi em 1983.

            Atualmente está em construção o primeiro Reator a Fusão (ITER) em Cadarache na França, porém vários países fazem parte do projeto, entre eles os EUA, Japão e Rússia. O objetivo inicial é: operar um experimento de “queima” de plasma para explorar a física, demonstrar a viabilidade técnica e realizar testes finais das tecnologias envolvidas como última etapa antes de uma usina nuclear baseada na fusão. Estima-se que a potência de fusão total é de 500 MW, o custo previsto para a construção é de 15 bilhões de euros, atualmente está em construção e espera-se que o primeiro plasma seja manipulado em 2019 [7].

Texto por: Layara

Referências

[1]Fusão termo-nuclear. Disponível em: http://astro.if.ufrgs.br/estrelas/node10.htm. Acesso em: 1 de agosto de 2015.

[2]HALLIDAY, R. RESNICK, R. WALKER, J. Fundamentos de Física: Óptica e Física Moderna. 4ª edição, vol 4. LTC,2007.

[3] Disponível em: http://www.wikiwand.com/en/Tokamak. Acesso em: 1 de agosto de 2015.

[4] BOSCO, E. Fusão termonuclear controlada. III Encontro de Verão de Física do ITA. Instituto Tecnológico da Aeronáutica – ITA/CTA, 2008.

[5] Disponível em: http://melaniewindridge.co.uk/physics. Acesso em: 1 de agosto de 2015.

[6] EISBERG, R; RESNICK, R; Física Quântica: Átomos, Moléculas, Sólidos, Núcleos e Partículas. 35ª Ed. Rio de Janeiro, Campus LTDA,1979.

[7] VARANDAS, C. NUNES, D. Construção de Reator Nuclear de Fusão avança na França. Disponível em: http://www.sbfisica.org.br/v1/index.php?option=com_content&view=article&id=425:construcao-de-reator-de-fusao-nuclear-avanca-na-franca&catid=152:acontece-na-sbf&Itemid=270. Acesso em: 05 de agosto de 2015.