FUSÃO NUCLEAR, Estrelas in vitro.

Energias limpas e renováveis existem aos montes. A dependência que temos dos chamados combustíveis fósseis existe unicamente em razão da ganância de um diminuto grupo de indivíduos. Esta dependência nos limita, nos prejudica, nos mantém doentes, mas tão importante quanto, faz o mesmo ao nosso planeta. 

A Agência Internacional de Energia prevê que o consumo mundial de energia duplique nos próximos 40 anos. Atualmente cerca de 80% do consumo é assegurado pelos combustíveis fósseis, situação que não é sustentável pelas graves alterações atmosféricas que está a provocar e porque estes combustíveis deverão estar esgotados num futuro próximo (começando pelo petróleo). São, por isso, necessárias opções energéticas alternativas de grande escala, sendo a fusão nuclear uma dessas opções.

A produção comercial de energia eléctrica a partir da fusão de átomos leves, tal como acontece no Sol e nas estrelas, porá à disposição do homem uma fonte alternativa de energia de larga escala, com baixo impacto ambiental. Para quem não sabe, fusão é o processo de colidir dois átomos propositalmente para formar um terceiro, mais pesado. A reação libera energia e, dependendo de quais forem os reagentes, um nêutron livre. Dois átomos não colidem naturalmente porque seus campos eletromagnéticos se repelem. Só pressão e temperatura altíssimas conseguem fazer com que elétrons se dispersem do núcleo, facilitando a colisão. Esse processo só ocorre naturalmente em estrelas, como o Sol.

Na reação de fusão mais fácil de ser realizada, a do hidrogênio, dois isótopos (átomos com o mesmo elemento, mas número diferente de nêutrons) se unem para formar um átomo de hélio, gás inerte e não-radioativo. Atualmente, seu uso mais conhecido e lembrado é na produção de bombas de hidrogênio, um tipo de bomba nuclear. No futuro, servirá, principalmente, para produzir energia de forma mais eficiente e limpa que a fissão.

Para que a fusão possa ser utilizada como fonte de energia é necessário que, além da temperatura elevada, o plasma esteja confinado o tempo suficiente para garantir que o conjunto de partículas carregadas sofra um número suficiente de reações de fusão. Define-se um tempo de confinamento de energia, π, como o tempo que o plasma quente leva a perder a sua energia (por radiação, convecção e condução), quando se cortam abruptamente as suas fontes

de aquecimento. O tempo π caracteriza, de certa forma, o isolamento térmico do plasma.

Para que a fusão seja rentável do ponto de vista energético, é ainda necessário que a energia produzida pelas reações de fusão exceda largamente as perdas térmicas do plasma. Esta condição impõe um limite inferior ao produto da densidade pelo tempo de confinamento de energia (π), dado pelo critério de Lawson. As condições necessárias para que a fusão ocorra no Sol e nas outras estrelas são garantidas, naturalmente, por forças gravitacionais muito intensas. Este confinamento gravítico não é possível na Terra. Há, contudo, duas vias alternativas para obter a fusão nos laboratórios: o confinamento magnético e o confinamento inercial. 

CONFINAMENTO MAGNÉTICO:

Como o plasma é um fluido eletricamente condutor (embora globalmente neutro), quando se lhe aplicam campos magnéticos, as

partículas carregadas (íons e elétrons) descrevem trajetórias em forma de hélice enrolando-se em volta das linhas do campo, ficando deste modo capturadas. É este o princípio do confinamento magnético, o qual necessita de tempos de confinamento da ordem do segundo (fusão lenta), dado que as densidades do plasma são muito baixas.

CONFINAMENTO INERCIAL:

Nesta configuração são utilizados lasers muito potentes ou feixes de partículas que são focados num pequeno alvo, constituído por uma pequena cápsula de combustível formado por deutério e trítio. O alvo é comprimido a densidades 1000 vezes superiores às densidades típicas dos materiais sólidos e aquecido a temperaturas de cerca de 100 milhões de graus Celsius. As reações de fusão ocorrem durante um tempo muito curto, da ordem de alguns bilionésimos de segundo (fusão rápida), uma vez que a densidade de combustível nas cápsulas é muito elevada.

Os combustíveis básicos, deutério e lítio, são abundantes e encontram-se bem distribuídos geograficamente. O deutério pode ser extraído de forma econômica da água do mar (33 gramas por metro cúbico). Os recursos em deutério representam mais de 10 milhões de anos do consumo mundial anual de energia! Os recursos em lítio que são abundantes e estão bem distribuídos na Terra estão estimados para 2 000 anos, existindo a possibilidade de serem

estendidos para vários milhões de anos assim que houver tecnologia para extrair o lítio da água do mar.

A fusão, tal como as energias renováveis e a fissão, não produz gases com efeito de estufa ou poluição atmosférica. Nenhum dos combustíveis de base (deutério e lítio) ou o produto da reação (hélio), são tóxicos ou radioativos. O trítio, que é radioativo, é um elemento que se decompõe em hélio por emissão de elétrons pouco energéticos (5,7 keV) e tem um período de decaimento relativamente curto (12,3 anos). Mas, embora a sua radio-toxicidade seja baixa, num futuro reator é necessário ter em conta o facto de o trítio permear os meios materiais. 

No caso de ocorrer qualquer tipo de acidente basta fechar a torneira de admissão do combustível para que as reações de fusão cessem quase instantaneamente. Além disso, nas condições em que ocorrem as reações de fusão, o plasma é muito pouco denso (alguns gramas de combustível para um volume superior a 1000 m3), pelo que a quantidade de combustível presente no dispositivo experimental é muito pequena. Por outro lado, qualquer perturbação descontrolada do meio leva ao seu arrefecimento, cessando rapidamente as reações de fusão. Ou seja, não existem reações em cadeia e a continuação das reações numa situação de descontrole é intrinsecamente impossível.

Tendo em conta os problemas atuais associados ao consumo de energia (em recursos e em custos ambientais), a geração de hoje tem a responsabilidade de preparar as bases do conhecimento das soluções energéticas do futuro. A fusão nuclear, processo de produção de energia no Sol e nas estrelas, com capacidade de produzir energia em larga escala e respeitadora do meio ambiente, deverá constituir uma opção energética indispensável para o futuro.