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Cap. 15 Alternativas Futuras de Energia: Fusão 435 Na área de fusão a laser, existem planos de se construir um complexo gigante de laser que possa bombear energia o bastante para a pastlha de combustível para se atingir o breakeven. Neste complexo, 192 feixes de laser serão disparados em uma câmara que contém a pastilhas de combustível D-T, aquecendo-o até 50 milhões de °C. O projeto de US$ 1,2 bilhão, do tamanho de um estádio do futebol, é conhecido como National Ignition Facility 7 está sendo construído no laboratório nacional de Lawrence Livermore, na Califórnia. Se for bem-sucedida, a National Ignition Facility produzirá ao menos tanta energia na fusão quanto a que será direcionada às pastilhas. Ainda faltará uma quantidade 100 vezes maior de energia, necessária à operação dos lasers. Quando sua operação se iniciar em 2003, seus cientistas esperam que o progresso em direção à fusão auto-sustentada seja acelerado. H. Resumo A fusão é a combinação de dois núcleos pequenos para formar um núcleo maior, com a liberação de energia. A reação geralmente estudada é D + T —> 4 He + n + 17,6 MeV. Para que um reator de fusão produza energia líquida, o plasma de D- T deve satisfazer ao critério de Lawson — definido como o produto da densidade de partículas pelo tempo de confinamento do plasma — de aproximadamente 10 14 s/cm 3 . Deve-se também atingir uma temperatura elevada do plasma (aproximadamente 100 milhões de °C). O confinamento do plasma é conseguido com as garrafas magnéticas em forma de rosquinha (Tokamaks) ou por confinamento inercial, como é feito na fusão induzida por laser. No primeiro caso, as densidades relativamente baixas do plasma com tempos longos do confinamento podem ser usadas para satisfazer aos critérios de Lawson; no último caso, densidades elevadas e tempos curtos são obtidos com os lasers pulsados de alta energia. Na geração da eletricidade em reatores de fusão, os nêutrons produzidos na reação D-T aquecem o lítio circunvizinho, que é usado para transformar água em vapor por meio de um trocador de calor. Espera-se que nos próximos anos o ponto breakeven científico, no qual a quantidade de energia útil produzida no reator de fusão é igual à que foi colocada nele, seja atingido. Entretanto, muitas dificuldades técnicas sérias ainda deverão ser superadas antes que a fusão possa ter alguma contribuição significativa para nossa demanda de energia. Referências na Internet Para obter uma listagem atualizada de recursos na Internet relacionados ao material deste capítulo, acesse o website da Harcourt College Publishers em http://www.harcourtcollege.com. Os links estão no site Energy: Its Use and the Environment na página de Física (Physics). Sites gerais relacionados com energia e algumas normas para utilização da Worl Wide Web em sua classe são apresentados no final deste livro. Referências COLOMBO, U. e FARINELLI, U. Progress in Fusion Energy. Annual Review of Energy, 171:123-59, 1992. CONN, R. W, CHUYANOV, V. A. NOVE, N. e SWEETMAN, D. R. The International Thermonuclear Experimental Reactor. Scientific American, 266 (abril), 1992. 7 N.T.: Em português: Instalação Nacional de Ignição.
436 Energia e Meio Ambiente HUIZENGA, J. R. Cold Fusion: The Scientific Fiasco of the Century. Nova York: Oxford University Press, 1993. MANISCALCO, J. A. Inertial Confinement Fusion. Annual Review of Energy, 5,1980. Post, R. F. Nuclear Fusion. Annual Review of Energy, 1,1976. I QUESTÕES 1 1. De onde vem a energia que é liberada em uma reação de fusão? 2. Por que a fusão é uma tarefa tão difícil de se conseguir? Por que o nosso Sol é tão eficiente ao nos fornecer energia através de reações de fusão? 3. Explique em palavras o critério de Lawson e seu significado. 4. Verifique a afirmação de que "a fusão do deutério presente na água de uma piscina com medidas olímpicas poderia fornecer eletricidade suficiente para uma cidade de 100.000 habitantes durante um ano". Indique as suposições feitas em seus cálculos. 5. Qual é a vantagem de uma "garrafa magnética" para a fusão? 6. Como podemos aquecer um plasma até 50 milhões de °C? 7. Como o uso dos lasers fornece as temperaturas e as densidades necessárias para a fusão ocorrer? 8. Qual é o significado de "breakeven científico"? 9. Que produção de energia se consegue com um laser de 10.000 J que fornece um pulso com duração de 1 bilionésimo de segundo? 10. Comente argumento apresentado por E. Storms na página 434. Você consegue pensar em outros tipos de estudos científicos que não obtêm financiamento por causa da natureza ou do impulso da pesquisa?
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