Autor: Alisson Ribeiro Froes | Publicado: 2010-11-12T10:47:00-03:00




Um passo mais próximo das estrelas

A fonte de energia para o futuro da humanidade  pode estar escondida dentro de um minúsculo cilindro dourado que cabe na  ponta de um dedo... e que é usado como alvo para os quase duzentos  feixes do laser mais energético do mundo.
Há várias décadas que os cientistas perseguem o sonho de conseguir  replicar em laboratório e de forma controlada a fusão nuclear - o  mecanismo natural através do qual as estrelas produzem a sua imensa  energia. Para isto, é preciso pegar em dois isótopos do elemento  hidrogénio e obrigá-los a fundirem-se, formando hélio e liberando  energia. Mas esta união é muito difícil de atingir, devido à repulsão  mútua dos isótopos, e as condições físicas em que esta se consegue  ultrapassar são extremamente sensíveis.
Um dos&nbsp; principais métodos considerados para se tentar alcançar a  fusão é o chamado confinamento magnético, em que um anel de plasma - um  gás ionizado - é mantido a altas temperaturas num volume restrito. Um  exemplo de um sistema deste tipo é o projecto internacional ITER  , agora em desenvolvimento no sul de França. O outro método é a fusão  por confinamento inercial, em que um pequeno alvo atestado de  "combustível" nuclear é irradiado por um grande número de feixes laser  de alta intensidade, comprimindo-o de modo a que as condições para se  obter fusão sejam atingidas no seu núcleo. Também na Europa, está em  desenvolvimento o projecto HiPER , que explora esta via alternativa. (Portugal é representado em ambos os projectos pelo Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear , unidade de investigação do Instituto Superior Técnico , Lisboa)
Agora, num artigo publicado na revista Science desta semana, cientistas do Laboratório Lawrence Livermore  , na Califórnia, dão conta de um avanço significativo na tentativa de  atingir fusão nuclear usando lasers. Para isso, usaram aquele que é o  maior laser do mundo - o mega-projecto National Ignition Facility  (NIF) - que foi inaugurado em Maio de 2009 e começa agora a dar os  primeiros resultados de sucesso. O NIF, cuja construção se iniciou em  1997, tem um total de 192 feixes laser de alta energia, gerados ao longo  de uma cadeia de amplificação que ocupa um espaço equivalente ao de  três campos de futebol. O coração do NIF consiste numa enorme câmara de  aço esférica, com três andares de altura, onde cada um dos feixes entra  por uma pequena janela e é focado no centro. Aqui encontra-se o pequeno  cilindro dourado, chamado hohlraum, cujo interior é iluminado de forma  simétrica pelo total dos feixes (ver imagem). A energia luminosa que  atinge este alvo é de 1.8 milhões de Joules, concentrada em impulsos  cuja duração é inferior a um centésimo de milionésimo de segundo. Desta  vez, ainda não foi utilizada toda a energia - apenas cerca de 40%. Mesmo  assim, trata-se de um novo recorde mundial de energia produzida por um  laser, sendo 20 vezes superior ao máximo atingido anteriormente. E a  colossal potência equivalente seria suficiente para fazer evaporar num  segundo toda a água de 50 piscinas olímpicas.
Na fusão por confinamento inercial, os feixes laser criam um "banho"  de raios-x dentro do hohlraum, em cujo interior está colocada uma  micro-cápsula contendo o combustível. O raios-x fazem com que a cápsula  seja comprimida e a sua temperatura se eleve de forma quase instantânea  até milhões de graus. As densidades atingidas levam a que se dê a fusão  dos átomos no seu interior. Se a energia libertada for superior a toda  a&nbsp; energia que foi investida para a produzir, temos uma fonte eficiente.
Espera-se que este processo seja a chave para se atingir a fusão, só  que o caminho até lá se chegar está cheio de dificuldades técnicas. Por  exemplo, a irradiação do alvo tem que ser feita de forma extremamente  simétrica e homogénea, já que quaisquer desequilíbrios perturbam e  inviabilizam o processo. Outro problema que preocupa os investigadores  há três décadas tem a ver com o plasma criado pelos lasers dentro do  hohlraum. Acontece que os lasers são de tal forma intensos que, ao  interagirem com o interior do pequeno cilindro, vaporizam a sua matéria,  criando uma "sopa" de partículas carregadas entre as suas paredes.  Pensava-se que esta "sopa" de plasma actuaria como um nevoeiro,  prejudicando a capacidade da cápsula ser uniformemente iluminada, e  afectando inevitavelmente a eficiência de absorção da luz.
O que as recentes experiências realizadas no NIF demonstraram é que o  plasma não reduz a capacidade de absorção de energia como se temia, mas  que até pode ser manipulado favoravelmente de forma a optimizar a  iluminação da cápsula e a uniformidade da compressão. Foi uma prova  dramática de que aquele que se receava que fosse um dos principais  problemas pode afinal ser ultrapassado. É um dos resultados mais  promissores em toda a história da fusão nuclear.
Entretanto, uma vez concluída esta fase de demonstração, os  investigadores do NIF contam iniciar em Maio as experiências com alvos  efectivamente carregados de combustível, e utilizando a 100% a energia  que pode ser produzida pelo sistema. Com estes parâmetros, eles estão  convictos de que a demonstração de fusão nuclear pode estar para muito  breve. No ano em que se comemoram os 50 anos da invenção do laser, seria  um presente a condizer.



   Última atualização em Dom, 20 de Junho de 2010 02:03