Fusão nuclear é o nome do processo onde dois átomos (núcleos atômicos) fundem-se e geram um terceiro elemento mais pesado.
Esse processo não é algo que sucede naturalmente no planeta. Para que ele ocorra, que seria através do choque de dois elementos iguais, se teria que dispor de uma elevada quantidade de energia a fim de vencer a força eletrostática que gera repulsão e que se encontra entre os elementos.
Para essa força de repulsão se dá o nome de barreira Coulumb.
Como explicado, a barreira de Coulomb se trata da força de repulsão eletrostática que há entre dois núcleos atômicos positivos. Sendo esses dois núcleos possuidores de cargas positivas, eles se repelem por causa dessa força de Coulomb.
Para que haja a fusão nuclear, os núcleos citados devem se aproximar o suficiente a fim de que a força nuclear forte, que opera em distâncias bastante curtas e que mantém os núcleos unidos, supere essa repulsão eletrostática. A fusão nuclear promete ser uma energia limpa.
Mais sobre a barreira de Coulomb e a fusão nuclear
A chamada de superação da barreira de Coulomb se dá no núcleo das estrelas, em que as temperaturas extremamente altas e pressões elevadas permitem que os núcleos de hidrogênio fiquem próximos o suficiente para que se fundam e formem hélio.
Se tem o Sol como exemplo aqui, em que a fusão nuclear transforma hidrogênio em hélio. Com isso é então liberada uma elevada quantidade de energia como luz e calor. Essa energia caracteriza-se na principal fonte de calor e luz que a Terra necessita. Nesse processo, ocorre então a união de núcleos de hidrogênio (prótons) para compor um núcleo de hélio.
A massa do núcleo de hélio gerada é levemente menor do que a totalização das massas dos núcleos de hidrogênio que o compuseram. Se explica tal discrepância de massa através da teoria da relatividade de Albert Einstein, por intermédio da equação E=mc2. Essa equação descreve a equivalência que há entre massa (m) e energia (E), em que 𝑐 é a velocidade da luz.
Na fusão, uma parte da massa é transformada em energia. Tal energia é eliminada como radiação e partículas cinéticas. É esse fenômeno que sustenta as estrelas e também se caracteriza no princípio básico das reações de fusão nuclear que se controlam em laboratório.
Mesmo que se possam reproduzir a fusão nuclear em laboratórios, como no caso dos reatores de fusão experimentais, não se pode ainda criar energia em boas quantidades de maneira eficiente e sustentável.
Uma curiosidade é que muitos viram a primeira reação termonuclear em novembro de 1952, nos Estados unidos. O país havia lançado uma bomba de hidrogênio (uma bomba nuclear com base na fusão de hidrogênio), a qual dispunha de uma potência de explosão que equivaleria a 10 milhões de toneladas de TNT.
Fusão nuclear por confinamento magnético
A fusão nuclear por confinamento magnético é uma abordagem que usa um reator chamado de tokamak. Ela utiliza campos magnéticos a fim de confinar o combustível usado na fusão no formato de plasma.
Tanto os tokamaks quanto outros reatores que utilizam o confinamento magnético precisam de ímãs para garantir a provisão de combustível e alcançar as condições intensas que se precisa para que a fusão ocorra com o uso da corrente elétrica e de ondas de rádio.
O laser de alta potência também tem sido usado em experimentos sobre a fusão nuclear.
Reator nuclear
Um reator nuclear é o nome dado para qualquer sistema físico onde se pode controlar a fusão nuclear. Ele é ainda chamado de reator de fusão nuclear ou de reator termonuclear.
Esses reatores conseguem gerar energia limpa que poderá ser convertida em eletricidade. E com isso se abasteceria milhões de pessoas de modo muito mais eficaz que métodos atuais. Mas a realidade da fusão nuclear como fonte de energia utilizável é ainda distante por causa dos enormes desafios técnicos.
O princípio para o funcionamento do reator de fusão nuclear é igual ao do Sol: ocorre a colisão de átomos de hidrogênio a fim de formar átomos de hélio. A maior dificuldade está na geração de energia que consiga superar a barreira de Coulomb.
Para que haja a fusão, é preciso que as temperaturas no reator ultrapassem os 99 milhões de graus Celsius. Em tais condições extremas, os núcleos de hidrogênio se aproximariam o suficiente a fim de que a força nuclear forte os ligue, o que libera uma elevada quantidade de energia.
Um exemplo de reator de fusão nuclear é o nomeado de Wendelstein 7-X (W7-X), concluído em outubro de 2015, depois de quase duas décadas de construção. Esse reator está em Greifswald, Alemanha. Ele se trata de uma das esperanças da produção de energia por meio da fusão nuclear.
Outro exemplo de reator é o JT-60SA, considerado o maior reator de fusão nuclear do mundo. O mesmo foi ligado na cidade de Naka, no Japão, no ano de 2023. Ele é uma colaboração entre o Japão e a União Europeia, a fim de determinar a fusão nuclear como futura fonte de energia limpa e sustentável.
SOUSA, Priscila. (11 de Junho de 2024). Fusão nuclear - O que é, conceito e definição. Conceito.de. https://conceito.de/fusao-nuclear