Ver para onde a energia vai impulsiona fusão nuclear

Visualização do fluxo de energia está impulsionando técnica de fusão nuclear conhecida como ignição rápida. [Imagem: HEDPG/UC San Diego]

Há vários projetos de fusão nuclear em andamento, ainda que a física e a engenharia necessárias para criar uma "estrela artificial" não estejam completamente compreendidas.

A fusão a laser, por exemplo, alcançou patamares importantes no caminho rumo à produção da fusão nuclear propriamente dita, mas os pesquisadores ainda estão tentando descobrir formas de concentrar a energia do laser e fazer o alvo fundir-se por igual.

Agora, uma equipe da Universidade da Califórnia de San Diego, nos EUA, descobriu uma técnica para "ver" onde a energia está indo durante o processo de ignição que deverá levar à fusão dos núcleos de deutério e trício, ambos isótopos do hidrogênio, em um núcleo de hélio, liberando quantidades enormes de energia.

Isso poderá ajudar no desenvolvimento das cápsulas - as chamadas hohlraum - contendo o combustível para a fusão nuclear, que têm insistido em se comprimir de forma desigual, impedindo a geração da energia necessária para que os átomos se fundam.

Imagem da energia

A técnica consiste na inserção de átomos de cobre dentro da cápsula de combustível.

Quando o feixe de laser de alta intensidade atinge a cápsula, comprimindo-a, isso gera elétrons de alta energia que atingem os átomos de cobre, fazendo-os emitir raios X, que então são capturados para gerar uma imagem.

"Antes de desenvolvermos esta técnica, era como se estivéssemos olhando no escuro. Agora podemos entender melhor onde a energia está sendo depositada para que possamos investigar novos projetos experimentais para melhorar a transferência da energia para o combustível," disse Christopher McGuffey, coordenador da equipe.


Para iniciar a fusão nuclear, a cápsula de combustível precisa ser comprimida por igual. [Imagem: L. C. Jarrott et al. - 10.1038/nphys3614]

E parece estar dando resultado. Ao testar a nova técnica, a equipe já conseguiu bater o recorde de eficiência na transferência de energia entre o laser e a cápsula de combustível, que chegou aos 7%.

Se parece pouco, isso é quatro vezes mais do que havia sido conseguido anteriormente. E os cálculos teóricos indicam ser possível alcançar 15% com a técnica utilizada, embora isso ainda precise ser aferido em novos experimentos.

Ignição rápida

A técnica conhecida como ignição rápida para iniciar a fusão nuclear consiste em duas etapas.

Em primeiro lugar, centenas de lasers comprimem a cápsula de combustível, cheia de deutério e trício, que atingem uma densidade extremamente elevada.

Em seguida, um laser de alta intensidade fornece energia para aquecer rapidamente o combustível comprimido, fazendo-o "inflamar", disparando a fusão nuclear.

O laboratório NIF (National Ignition Facility), nos Estados Unidos, está à frente no desenvolvimento da técnica de ignição rápida para fusão nuclear, mas os japoneses entraram firmes no páreo com a construção do laser mais potente do mundo, capaz de disparar 2 petawatts.

FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA