Física

Num primeiro olhar, a impressão é que as partes que compõem o reator de pesquisa Wendelstein 7-X caíram do céu e se agruparam aleatoriamente – o aparelho não tem nada de simetria.

Entre os objetos estão numerosos anéis de metal – com dois metros de diâmetro – que aparentemente sofreram danos numa possível queda. Mas, na verdade, cada curvatura foi feita propositalmente, esculpida milimetricamente.

Lutz Wegener é o supervisor técnico do reator em construção. Ele é responsável pelos cerca de 800 procedimentos necessários até a finalização, em 2014, do maior reator de pesquisa da Alemanha.

O projeto visa recriar uma situação semelhante ao Sol e, assim, provar que a fusão nuclear pode criar uma fonte constante de energia.

E os anéis de metal têm um papel importante no conjunto. "Cada bobina magnética produz um campo magnético e todas as bobinas magnéticas em conjunto criam um tubo magnético tridimensional", explica Wegener. "Isto é o que mantém o plasma de fusão no lugar", complementa.

Condições excelentes

O combustível para a fusão é o plasma, formado quando a mistura extremamente fina de gás hidrogênio é exposta à alta pressão e ao calor extremo. A subsequente fusão dos núcleos dos seus átomos libera partículas carregadas eletricamente.

De acordo com Robert Wolf, responsável pela otimização do reator Greifswald, o princípio da criação do plasma é simples: uma matéria é aquecida, passa do estado sólido ao líquido e, quando sofre mais aquecimento, o líquido se transforma em gás e, se é aquecida ainda mais, se transforma em plasma.

O processo envolve dois isótopos de hidrogênio combinados – deutério e trítio – que leva à criação do gás hélio e libera um nêutron livre. Ao contrário de nêutrons "normais", um nêutron livre tem uma carga e é essa energia que pode ser transformada em eletricidade.

A boa notícia sobre esse processo é que a matéria-prima é infinita. O deutério pode ser facilmente retirado da água e o trítio é produzido a partir do lítio.

A fusão nuclear de apenas um grama das duas substâncias gera a mesma quantidade de energia equivalente a 11 toneladas de carvão – e cumpre a missão sem emissões de dióxido de carbono, que é prejudicial a longo prazo e tem risco de explosão.

Tecnologia complexa

Há muitas armadilhas em potencial associadas ao esforço de recriar o Sol na forma de um reator – como, por exemplo, a temperatura inimaginável de 100 milhões de graus Celsius.

A maior preocupação dos operadores, no entanto, é a possibilidade do plasma entrar em contato com a parede externa do reator durante a fusão, provocando, assim, a parada do processo.

Para impedir que isso aconteça, 70 bobinas magnéticas gigantes têm que criar uma gaiola magnética estável e, para isso, é necessário magnetos extremamente resistentes.

Com capacidade máxima, 100 toneladas de força magnética estarão concentradas numa estrutura de aço do tamanho de uma mão. Os magnetos são resfriados até 263 graus negativos com hélio líquido, viram supercondutores e permitem que eletricidade suficiente flua sem impedimento.

Essa é a única maneira de produzir eletricidade suficiente num espaço curto o bastante para obter o plasma aquecido a 100 milhões de graus Celsius.

Stellarator e tokamak

Esse tipo de reator é conhecido como stellarator e lida com a fusão tokamak – que são os reatores mais usados por físicos até o momento por serem mais fácil de construir.

Mas essa simplicidade tem seu lado negativo, diz Lutz Wegener. Reatores tokamak podem aquecer o plasma por 10 a 30 segundos. Até o mais avançado do tipo, que fica num instituto francês, é capaz de operar por curto espaço de tempo por vez.

Como lembra Robert Wolf, o fato de o mundo ainda não contar com uma instalação capaz de realizar fusão desfavorece as pesquisas. E mesmo se o projeto de 430 milhões de euros não forneça nenhuma energia, ele provará se a fusão nuclear permanente é possível ou não.

Autor: Richard Fuchs (np)

Revisão: Carlos Albuquerque