DESCOBERTA SOBRE ONDAS É PASSO A UM REATOR NUCLEAR LIMPO E EFICIENTE

Uma parceria entre a Universidade de São Paulo e a Universidade de Princeton está rendendo bons frutos para o setor nuclear. Esta parceria vem contribuindo para as pesquisas relacionadas ao desenvolvimento de protótipos de reatores que poderão produzir energia praticamente inesgotável, a partir da fusão nuclear. Entre as possibilidades, está a construção de usinas que forneçam energia suficientemente limpa, a ponto de diminuir a emissão de gases tóxicos ao meio ambiente e evitar o acúmulo de dejetos radioativos. A energia nuclear é responsável pelo fornecimento de quase 15% da energia mundial. A tese de doutorado de Vinícius Njaim Duarte(foto)trouxe  o entendimento inédito sobre o comportamento de ondas que afetam a continuidade de reações de fusão, prejudicando a eficácia na produção de energia. O estudo teve supervisão dos pesquisadores Ricardo Galvão e Nikolai Gorelenkov — dos Laboratórios de Física de Plasmas. Um artigo de autoria de Duarte, condensou as descobertas e foi publicado na revista Physics of Plasmas. A repercussão foi tanta, que um laboratório que opera a maior máquina dedicada a estudos sobre fusão magnética dos Estados Unidos realizou experimentos para testar as predições do modelo através do uso de uma máquina conhecida como Tokamak, um protótipo experimental de reator de fusão nuclear, dentro do qual se confina, em uma câmara de vácuo, um gás composto de isótopos de hidrogênio, sob a forma de plasma. Quando se aquece um gás neutro a temperatura muito elevada, obtendo íons e elétrons. Dentro do Tokamak, sob forte campo magnético e alta temperatura, as partículas do plasma se chocam, fazendo com que seus núcleos eventualmente se unam em um processo conhecido como fusão nuclear. A energia liberada é extremamente alta.

Segundo Duarte, o que se observa em máquinas Tokamak é que essas ondas “interagem com uma certa população de íons altamente energéticos, presentes no plasma”. Quando a interação foge do controle, as partículas são expelidas do plasma e esse fenômeno “é muito indesejável, porque é necessário manter as partículas do plasma bem confinadas”, preservando a autossuficiência do reator. “Se controlamos a turbulência do plasma, controlamos, de certa forma, a oscilação das ondas de Alfvén. Controlando essa oscilação, é possível controlar a forma como essas partículas vão ser ejetadas do plasma e isso pode fazer toda a diferença na eficiência do reator”, explicou o pesquisador.A meta é desenvolver capacidades de prever cenários e,consequentemente, abrandar as perdas de partículas.

O estudo pode contribuir no desenvolvimento de um reator experimental de fusão: um Tokamak está orçado em cerca de 20 bilhões de euros, envolvendo um convênio da International Thermonuclear Experimental Reactor ( ITER),  formado por diversos países. Neste processo o reator produz energia a partir do rompimento de átomos de alto número atômico (urânio) que, ao se dividirem, criam outros elementos de pesos atômicos menores, liberando nêutrons com alta energia. As reações de fusão liberam muito mais energia que as de fissão. Porém, é mais fácil produzir fissão do que fusão, já que o primeiro processo é autossuficiente, porque ocorre através de reações em cadeia. O problema é que isso torna a fissão perigosa, porque os elementos e partículas que se formam a partir do urânio ficam no reator e irradiam energia por milhares de anos.