Reator de Fusão Nuclear


Um reator nuclear é um tipo de câmara hermética cuja finalidade é resfriar uma reação nuclear. Esse equipamento possui blindagem contra radiações. Dentro do espaço, os engenheiros conseguem controlar as reações nucleares que irão gerar energia. Outros resultados positivos do processo são a impulsão de submarinos, satélites naturais ou com o objetivo de pesquisa. No entanto, seu uso também denota riscos: elementos como urânio podem ser fissurados para originar bombas atômicas.

Reator de Fusão Nuclear

Uma usina nuclear por vezes conta com diversos reatores nucleares. No momento, somente os reatores que atuam por fissão são utilizados para produzir energia comercialmente. Contudo, os reatores nucleares por fusão estão sendo aplicados como experimento.

Um reator nuclear gera uma quantia grande de calor, bem como fortes correntes de radiação de nêutrons e gamas. As duas são capazes de levar qualquer ser vivo à morte, mesmo em quantidades baixas. Isso porque as radiações são altamente cancerígenas. Para evitar esses efeitos, os reatores nucleares têm de estar cercados por uma proteção bastante espessa de aço e cimento. A finalidade da barreira é impedir que as radiações perigosas escapem. Toda a matéria que apresenta radioatividade tem de ser comandada remotamente e guardadas em contentores feitos de chumbo. Destaca-se que esse metal é o escudo mais eficiente contra as radiações.

Algumas coisas interessantes a se saber sobre a energia envolvida na fusão nuclear:

  • Um grama de hidrogênio, por meio da fusão, chega a liberar a mesma quantidade de energia resultante da queima de 20 toneladas de carvão;
  • Já a fusão dos isótopos de hidrogênio, que produzem hélio, fornece uma quantidade de energia 2 milhões de vezes superior à energia que a queima de uma grama de carbono libera;
  • Calcula-se que uma bomba de hidrogênio, originada por uma fusão nuclear, causaria um desastre 700 vezes maior do que a bomba jogada em Hiroshima (resultado da fissão de urânio);
  • A primeira bomba de hidrogênio foi direcionada ao atol do Pacífico e mostrou ser mil vezes mais poderosa do que a bomba de Hiroshima;
  • 2.10-9 do deutério (isótopo do hidrogênio) seria suficiente para garantir energia elétrica para o mundo todo por um ano.

Sendo assim, o objetivo de muitos cientistas é aplicar essa enorme quantidade de energia que o processo de fusão nuclear libera. Entretanto, construir um reator de fusão nuclear é desafio bem significativo. Primeiro porque tais reações só ocorrem em temperaturas altíssimas. É necessário uma gigantesca quantia energética para se sobrepor à força de repulsão dos núcleos positivos. E só quando essa força for superada é que os núcleos se unirão, causando a fusão.

As reações de fusão nuclear de hidrogênio são responsáveis pela existência do Sol do nosso sistema. Para iniciar uma reação como as observadas no núcleo do Sol, são necessárias uma temperatura de cerca de 100 milhões de graus célsius.

Reator de Fusão Nuclear e Reator de Fissão Nuclear

Reator de fusão

Os estudos em torno da fusão nuclear existem há mais de cinco décadas e há vários anos a produção de uma energia nuclear por fusão em um espaço de contenção é viável. Todavia, ainda não é possível controlar a reação até se chegar ao chamado ponto de breakeven (isto é, uma condição na qual a quantidade de energia provida para começar e continuar a reação é igual ou inferior à energia liberada pelo processo assim realizado). A principal característica dessa técnica é a grande porção de energia que ela libera.

O processo que se dá em um reator nuclear de fusão visa juntar dois núcleos atômicos para criar um. O produto dessa divisão dos átomos é o calor intenso. A fusão nuclear observada nos reatores demanda uma quantidade extremamente elevada de energia para superar a repulsão eletromagnética inerente que existe entre os núcleos. Einstein demonstrou a diferença em massa entre os dois núcleos originais e o núcleo do produto (ligeiramente inferior à adição de seus precursores) por meio da famosa fórmula: E = mc². Lembrando que os núcleos dos elementos leves sofrem a fusão mais prontamente, o hidrogênio, elemento mais leve da tabela periódica e o mais abundante na natureza, é o combustível ideal para o processo.

Reator de fissão

Já em um reator nuclear de fissão, usa-se o urânio natural. Na maioria das vezes, emprega-se uma combinação de U-238 e U-235, eventualmente enriquecido com extra U-235. A fissão acontece devido à tendência que o U-238 possui de absorver nêutrons de grande velocidade oriundos da divisão atômica do U-235. Porém, ele não absorve nêutrons menos velozes com tanta rapidez. Por isso, um reator nuclear por fissão inclui um elemento moderador que, junto com o urânio, tem a finalidade de abrandar os nêutrons. Por outro lado, o U-238 não absorve com tanta facilidade, continuando a fissão.

Novos modelos de reatores de fusão nuclear

Na atualidade, há dois tipos de investigação de novas ligas metálicas que requerem sistemas de proteção menos complexos. São elas:

  • Confinamento inercial: Baseia-se em conter a fusão por meio do impulso de partículas ou raios laser direcionados contra as partículas do combustível, o que causa a combustão imediata.
  • Confinamento magnético: Baseia em armazenar o material a ser fundido em um campo magnético até se chegar à temperatura e pressão exigidas pelo sistema. Uma intensa corrente elétrica atravessa o hidrogênio para aquecê-lo e compor um plasma. Enquanto isso, o campo magnético vai comprimir o plasma e evitar que ele encoste nas paredes.

Essas tecnologias seguem em evolução para que possa ser posta em prática com total eficiência e segurança.