Sabemos que a curiosidade humana de tudo controlar levou à descoberta de grandes avanços tecnológicos. Um dos grandes problemas enfrentados pelo ser humano neste século é a crise energética. Isso significa que todos os aspectos necessários devem ser desenvolvidos para realizar a fusão nuclear. o sol artificial chinês está perto de alcançar a fusão nuclear e acabar com os problemas da crise energética.
Neste artigo vamos contar o que é o sol artificial na China, quais são suas características e qual a importância dele para o paradigma energético mundial.
O que é o sol artificial da China
Eles o chamam de sol artificial porque usa a mesma fonte de energia que nossa estrela mais próxima. É um dos avanços mais promissores da ciência, com um nome técnico chamado fusão: uma fonte quase limpa de energia que as grandes potências perseguem há décadas. Tanto que há cinqüenta anos dizia-se que restavam apenas cinqüenta...
No entanto, parece que estamos chegando perto. Entre outras coisas, porque a China acaba de quebrar o recorde de reação de fusão nuclear mais longa: 120 milhões de graus Celsius por 101 segundos.
Primeiro, explicaremos o que realmente é a fusão nuclear. As usinas nucleares convencionais funcionam liberando energia da fissão. Isto é, "quebrar" o átomo. Assim, o urânio enriquecido bombardeado com nêutrons é usado para iniciar uma reação nuclear em cadeia.
Essas fábricas estão em operação há mais de meio século. Em concreto, A primeira usina nuclear conectada à rede foi concluída na União Soviética em 1954. No entanto, como nos mostra a série de desastres nucleares de Chernobyl, eles não são isentos de riscos.
Por um lado, temos reações em cadeia descontroladas. Embora as consequências tenham sido catastróficas, tais eventos são extremamente anormais. O verdadeiro problema da fissão nuclear é o lixo que ela produz, que pode permanecer perigosamente radioativo por centenas de anos.
Por outro lado, a fusão nuclear ou um sol artificial oferecem a capacidade de gerar energia com segurança com pouco ou nenhum desperdício. Graças à sua baixa pegada de carbono, pode ser uma ferramenta poderosa na luta contra as mudanças climáticas.
Como a fusão nuclear é alcançada
Como é alcançado? Essencialmente, combina dois núcleos leves em um núcleo pesado, sujeitando-os a uma enorme pressão e temperaturas extremamente altas. A reação também libera energia porque os núcleos resultantes são menos massivos do que os dois primeiros núcleos sozinhos.
Normalmente, o combustível usado para criar um sol artificial é baseado em isótopos de deutério e trítio. O deutério pode ser extraído da água do mar, enquanto o trítio pode ser extraído do lítio.. Ambos os elementos são abundantes em abundância absoluta, quase infinita em comparação com o urânio. Por exemplo, o deutério em um litro de água do mar pode produzir a energia equivalente a trezentos litros de petróleo.
Para entender a energia liberada durante a fusão, basta levar em conta que alguns gramas de combustível podem gerar terajoules: suficiente para atender às necessidades de energia de uma pessoa em um país desenvolvido por seis anos.
As reações de fusão também produzem resíduos. A maior parte é hélio, um gás inerte. No entanto, também são produzidas pequenas quantidades de resíduos radioativos derivados do trítio.
Felizmente, eles decaem muito antes de suas contrapartes de fissão. Especificamente, eles podem ser reutilizados ou reciclados em menos de cem anos. Por outro lado, o fluxo de nêutrons que ocorre durante a fusão afeta os materiais circundantes, que gradualmente se tornam radioativos sem proteção. Portanto, a blindagem da estrutura do reator será outro aspecto crucial.
Como funciona o sol artificial da China
Ok, agora temos nossos combustíveis de trítio e deutério e os princípios básicos de operação. Mas como exatamente esse processo funciona? Aqui, então, começam as armadilhas ao passar da teoria para a prática.
Como esperávamos, foi necessário aplicar pressões e temperaturas muito altas. O suficiente para transformar o combustível em um plasma extremamente quente. Os átomos devem colidir uns com os outros a temperaturas de pelo menos 100 milhões de graus Celsius, com pressão suficiente para aproximá-los tanto que a atração nuclear supera a repulsão elétrica.
Estabelecer um paralelismo grosseiro é como superar a repulsão de dois ímãs de mesma polaridade até que você consiga colá-los. Para atingir essas condições extremas, campos magnéticos e poderosos feixes de laser são usados para focar o combustível. Uma vez atingido o estado de plasma hiperquente, o combustível deve continuar a ser adicionado enquanto se tenta controlar as altas emissões de calor sem destruir o reator.
Naturalmente, não há material no mundo que resista a 100 milhões de graus Celsius sem derreter instantaneamente. É aqui que entra em jogo o confinamento de plasma, e isso é obtido por meio de diferentes tipos de reatores.
Os últimos avanços na fusão nuclear
Como esperávamos originalmente, um dos últimos desenvolvimentos na fusão nuclear é a China. Em maio de 2021, pesquisadores do Southwest Institute of Physics (SWIP) em Chengdu, China, anunciaram que seu reator HL-2M havia quebrado todos os recordes de experimentos de fusão nuclear.
Embora seja um processo complexo, o maior desafio não é a fusão em si, como tem sido feito em muitos reatores nos últimos anos. O verdadeiro desafio é mantê-lo ao longo do tempo: poucas pessoas são capazes de fazer mais do que alguns segundos.
Foi aí que os cientistas do SWIP conseguiram sua medalha: atingiram uma temperatura de 150 milhões de graus Celsius por 101 segundos. O recorde anterior era da Coreia do Sul com 20 segundos.
Este reator tipo tokamak é anunciado como um “sol artificial”, mas na verdade é dez vezes mais quente que o núcleo do sol. As atenções estão agora viradas para a maior aposta internacional até ao momento: o ITER. Este grande projeto que envolve 35 países acaba de concluir a primeira fase de construção. Se tudo correr bem, o reator final será capaz de gerar 500 megawatts de eletricidade por volta de 2035.
Espero que com esta informação você possa saber mais sobre o solo artificial da China e suas características.