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Uma equipe de cientistas da Universidade de Wisconsin-Madison deu um grande passo para fabricar uma natividade de vigor limpa, confiável e poderosa.
Quatro anos de desenvolvimento, ele faz secção de uma abordagem mais ampla para usar vigor de fusão nuclear que, diferentemente da tecnologia nuclear existente, não cria grandes quantidades de resíduos radioativos.
Para entender a valor, lembre-se de que telefones, micro-ondas, geladeiras, carros – praticamente tudo de que dependemos hoje precisa de vigor. A cada ano, a quantidade de vigor necessária aumenta, e gerá-la tem um dispêndio enorme.
Combustíveis fósseis uma vez que carvão, petróleo e gás oriundo, que respondem por 60% da eletricidade usada nos EUA, liberam enormes quantidades de gases de efeito estufa, elevando as temperaturas, tornando as condições de vida intoleráveis e alimentando desastres naturais uma vez que furacões e incêndios florestais.
Energias renováveis uma vez que a solar e a eólica, que respondem por 21%, geralmente não são confiáveis. E a vigor nuclear existente, que responde por 19%, gera resíduos radioativos que durarão séculos.
Para respostas às nossas necessidades energéticas, os cientistas se voltaram para o sol. E se pudéssemos replicar a reação que alimenta o sol há 4 bilhões de anos? Ela não produz gases de efeito estufa, a radiação é mais fácil de gerenciar e queima hidrogênio, que é copioso. O problema? É muito difícil de fazer.
Nos últimos 70 anos, houve várias tentativas fracassadas de recriar e controlar as reações de fusão nuclear em curso que alimentam o sol. Vários projetos que pareciam promissores tiveram que ser encerrados. Mas os últimos anos têm visto uma excitação crescente no campo, e os avanços tecnológicos estão abrindo novas possibilidades.
O que é fusão nuclear?
A vigor nuclear que está sendo criada hoje usa uma reação chamada fissão, que funciona dividindo átomos de urânio, liberando grandes quantidades de vigor no processo. É o processo usado em bombas atômicas. No uso quotidiano, ele gera tapume de 14% da eletricidade em Wisconsin, mas também cria resíduos radioativos significativos. Encontrar um lugar para armazená-lo com segurança pode ser provocador.
Diferentemente da fissão, a fusão liga átomos. E depende de hidrogênio, um recurso prontamente disponível.
A maioria dos átomos de hidrogênio tem um próton sobrecarregado positivamente no núcleo, um elétron sobrecarregado negativamente do lado de fora e nenhum nêutron. Mas há duas outras formas de hidrogênio. O deutério tem um nêutron no núcleo e o trítio tem dois.
Sob as condições certas, o deutério e o trítio perderão um elétron cada e se fundirão para formar um corpúsculo de hélio com dois prótons e dois dos três nêutrons. A reação de fusão nuclear acontece quando o terceiro nêutron é lançado, liberando uma explosão de vigor.
É a explosão que alimenta as estrelas.
“É uma reação muito geral no universo”, disse Bill Dorland, professor de física na Universidade de Maryland. “É que não temos condições estelares cá na Terreno”.
Porquê aproveitar a vigor da fusão nuclear?
“Para fazer a fusão, você tem que superaquecer o hidrogênio a centenas de milhões de graus.” Dorland disse. Isso foi apanhado com a petardo de hidrogênio. Mas aproveitar a vigor gerada pelas reações de fusão para fins mais produtivos tem sido provocador. O problema-chave é o controle.
Os átomos precisam estar muito próximos para se fundir. Mas o hidrogênio é um gás muito ligeiro e átomos individuais se dispersarão a menos que sejam contidos. No sol, onde a fusão ocorre naturalmente, a potente atração gravitacional impede que os átomos de hidrogênio se dispersem. Os cientistas podem fazer a mesma coisa com ímãs, mas isso traz outro conjunto de problemas.
“Antigamente, eles usavam ímãs de cobre”, que exigem muita vigor, explicou Dorland. As duas tentativas anteriores mais bem-sucedidas — que datam da dez de 1990 em Oxfordshire, Inglaterra, e Princeton, Novidade Jersey — foram finalmente abandonadas porque produziam menos vigor do que era necessário para fazê-las funcionar, disse ele.
Um novo tipo de ímã pode mudar o jogo.
Ímãs supercondutores de óxido de cobre e bário de terras raras criados pela Cambridge Fusion Systems em parceria com cientistas do MIT são menores, mais poderosos e precisam de menos vigor para funcionar. A start-up sediada em Massachusetts está construindo seu próprio dispositivo de fusão, mas eles também fizeram alguns ímãs que chegaram em Wisconsin na semana passada.
O que é o dispositivo de fusão UW-Madison?
Os ímãs de Massachusetts foram a peça final de um dispositivo no qual Carey Forest vem trabalhando nos últimos quatro anos. Forest é professor de física na UW-Madison e diretor científico da Realta Fusion. No ano pretérito, o projeto recebeu mais de US$ 10 milhões do Departamento de Virilidade dos EUA e da Khosla Ventures.
Embora eles estejam usando ímãs da Cambridge Fusion Systems, o dispositivo de fusão da Forest é muito dissemelhante. Forest trabalhou com a equipe em Massachusetts em uma formato de ímã que ele diz ser muito mais simples.
“Temos um noção mais rápido. Logo, correspondentemente, podemos falhar mais rápido. Se não vai funcionar, saberemos mais cedo”, disse Forest. O dispositivo protótipo de fusão é espargido uma vez que Wisconsin HTS Axisymmetric Mirror ou WHAM.
O WHAM parece um tubo longo e tem dois ímãs enrolados em volta dele. Com os ímãs no lugar, ele começou a funcionar em 15 de julho.
Primeiro, eles criaram um vácuo poderoso e introduziram uma nuvem de hidrogênio que era principalmente deutério. Logo, “nós o atingimos fortemente com um micro-ondas muito poderoso”, que aquece o gás até tapume de 1 milhão de graus Fahrenheit, disse Forest.
O resultado do gás superaquecido mantido no lugar por ímãs da novidade era foi um flash de plasma de 50 milissegundos que validou quatro anos de planejamento e construção do dispositivo. Foi um passo enorme, mas ainda havia um longo caminho a percorrer.
“Leste reator é uma espécie de protótipo”, disse Forest, “Ele não foi projetado para produzir tanta vigor quanto a que colocamos nele”.
Forest passará o próximo ano testando seu protótipo. Se o dispositivo funcionar uma vez que eles esperam, eles começarão a erigir um dispositivo que pode gerar vigor. Forest calcula que levará pelo menos 10 anos até que vejamos um gerador de fusão que abasteça nossas casas e indústrias.
Agora que a equipe de Forest mostrou que consegue fabricar plasma, “eles precisam provar que conseguem controlá-lo”, disse Dorland.
Ele vem trabalhando com fusão nuclear há 30 anos. Embora a tecnologia ainda esteja a vários anos de intervalo e enfrente muitos obstáculos tecnológicos, ele está esperançoso.
“É muito emocionante que eles tenham esses novos tipos de ímãs e há muitas boas ideias sobre uma vez que usá-los”, disse ele.
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