As usinas nucleares comerciais funcionam a partir da fissão nuclear, que consiste em partir átomos de urânio ou outro material radioativo para gerar calor, transformando a água das usinas em vapor que é utilizado para movimentar turbinas e gerar energia elétrica. Contudo, pesquisadores de todo o mundo tentam desenvolver uma forma de criar uma usina nuclear que funcione a partir de fusão nuclear, o mesmo tipo de reação utilizado em armas nucleares e no núcleo do Sol, dessa forma reduzindo a produção de resíduos radioativos gerados pela indústria.
Gustavo Canal, professor do Instituto de Física (IF) da USP e autor do Programa Nacional de Fusão Nuclear (PNFN), explica as principais diferenças entre as usinas de fissão e fusão. “O que nós temos comercialmente são as usinas nucleares de fissão, que ocorre quando você pega um núcleo pesado — urânio, por exemplo — e você atira um nêutron dentro desse núcleo, e esse núcleo desestabiliza e fragmenta em pedaços menores, esse processo de fragmentação é que libera energia. Existe um problema que esses pedaços menores, que aparecem na fragmentação ou na fissão, também são radioativos, você precisa simplesmente encontrar um jeito de aprisionar esse material que vai sendo produzido para que ele não cause dano ao ambiente no futuro.”
“Quando você funde um núcleo, ao invés de você quebrá-lo, você pega um núcleo leve, como, por exemplo, o deutério e o trítio, e a gente funde. Esse processo produz um núcleo de hélio, que não tem problema algum em termos de radiação. Além desse núcleo de hélio, é produzido também um nêutron, onde a maior parte da energia produzida — cerca de 80% da energia total — nesse processo de fusão se encontra. Se você somar a energia que está no nêutron, com os outros 20% da energia do núcleo de hélio, a energia total no processo de fusão é dez vezes maior do que o processo liderado por uma reação de fissão”, ressalta Canal. O deutério e o trítio, muitas vezes usados em experimentos de energia nuclear de fusão, são chamados de “hidrogenóides”, que são átomos formados por um núcleo, um só elétron e núcleos leves.
Pesquisas globais em fusão nuclear
De acordo com o professor, realizar pesquisas com a fusão nuclear demanda muita energia elétrica, o que impossibilita que a fusão seja utilizada em larga escala para fins comerciais. “Hoje, para você fazer essa reação de fusão, você precisa esquentar um gás a uma temperatura de 150 milhões de graus Celsius. Nessas temperaturas, o gás vai para o estado de plasma do sistema. Nesse estado de plasma, você consome energia para mantê-lo quente para que só então, devido a essa alta temperatura, que é dez vezes mais quente do que o centro do Sol, você comece a ter reações de fusão. Até hoje, o mais próximo que a gente chegou em um tokamak — um sistema de confinamento de plasmas quentes usando campos magnéticos — foi de 70% de produção de energia, comparado com aquilo que a gente gasta para manter o plasma quente, no tokamak JET, na Inglaterra.”
“Outro método de você fazer reações de fusão é por produção de plasma de alta temperatura, utilizando lasers de alta potência. Tem um reator que está sendo construído na França, através de um consórcio de vários países, que se chama ITER e está sendo projetado para produzir dez vezes mais energia do que aquela que a gente gasta. Essa máquina está sendo projetada para que a gente injete nela 50MW (megawatts) de potência para aquecer o plasma, é como se fosse um investimento, se você não esquentar o plasma, você não consegue tirar o rendimento dele”, completa Canal.
A fusão nuclear é segura?
Thiago Mastrangelo, professor do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA) da USP de Piracicaba, explica que a energia nuclear de fusão é confiável, podendo ser até mais segura do que a fissão utilizada em usinas nucleares convencionais. “Na teoria, [usinas nucleares de fusão] seriam mais seguras. Na usina nuclear convencional de fissão, se tiver um problema de resfriamento, o combustível nuclear vai se fundir e vai derreter, podendo ter explosões como aconteceu em Chernobyl, e teríamos diversos tipos de radioisótopos que vão ser liberados, na água, no ar e no vapor, como aconteceu também em Fukushima, por causa desse meltdown do combustível nuclear.”
“No caso do reator de fusão, tem risco de altas temperaturas, como os campos magnéticos, mas não no tipo catastrófico que tem no reator convencional. O principal produto da fusão nuclear vai ser o hélio, é um gás inerte, mas por causa da quantidade de nêutrons que estarão circulando, esses nêutrons podem ativar outros materiais, isso vai ter a produção de alguns elementos radioativos, mas não na escala que a gente tem, por exemplo, num reator convencional de fissão”, esclarece Mastrangelo.
De acordo com Mastrangelo, é possível utilizar a tecnologia da fusão nuclear em outras áreas da sociedade para além da geração de energia elétrica, como, por exemplo, em indústrias ou até mesmo na área da saúde. “O foco principal da fusão nuclear é a geração de energia elétrica, mas o calor gerado também pode servir para produzir hidrogênio ou para dessalinização de água, por exemplo. Os nêutrons do reator de fusão podem ser utilizados para gerar radioisótopos para a medicina ou ímãs supercondutores que podem ser utilizados para aparelhos de ressonância magnética”, finaliza.
Matéria: Gabriel Albuquerque | Jornal da USP.
