Próton

Físicos dos EUA e do Japão observaram pela primeira vez a fusão nuclear entre prótons e átomos de boro-11 em um plasma magneticamente confinado. Eles dizem que o resultado demonstra o potencial da fusão próton-boro como uma fonte de energia abundante e econômica. Mas outros advertem que a base científica para tal fonte de energia continua em grande parte por provar e que enormes obstáculos técnicos se colocam no caminho das centrais eléctricas comerciais.

Todas as formas de fusão mantêm a promessa de energia de base limpa e quase ilimitada, sem os problemas de possível derretimento e resíduos de longa duração que atormentam a fissão. Mas a fusão próton-boro (p11B) traz algumas virtudes adicionais em comparação com as reações mais convencionais envolvendo isótopos de hidrogênio, deutério e trítio.

O boro pode ser facilmente extraído, enquanto o trítio é raro na Terra e difícil de produzir artificialmente. As reacções protão-boro também produzem três átomos de hélio (partículas alfa) – cuja energia poderia, em princípio, ser directamente convertida em electricidade – sem gerar neutrões, reduzindo assim substancialmente a contaminação radioactiva dos componentes do reactor.

No entanto, esses pontos positivos têm um preço. A própria fusão deutério-trítio requer temperaturas enormes para superar a repulsão mútua dos núcleos – cerca de 100 milhões de Kelvin. Mas as reacções protão-boro necessitam ainda de condições muito mais extremas – cerca de 1,5 mil milhões de Kelvin.

Como explicam os autores da mais recente investigação num artigo publicado na Nature Communications, quanto mais elevada for a temperatura do plasma, mais energia é geralmente irradiada sob a forma de radiação síncrotron e de bremsstrahlung. Isto, apontam eles, torna mais difícil gerar mais energia através de reações de fusão do que a necessária para alimentar um reator – um grande problema quando uma planta comercial provavelmente precisará de um ganho de energia de pelo menos 50 para superar ineficiências na geração de energia. processo.

O novo trabalho foi realizado por Richard Magee e colegas da empresa californiana de fusão TAE Technologies, juntamente com cientistas do Instituto Nacional de Ciência da Fusão em Toki, Japão. Os investigadores realizaram as suas experiências no Large Helical Device (LHD) do instituto, um stellarator com o combustível de fusão necessário já instalado – os protões são disparados como feixes neutros de alta energia enquanto o pó de boro é injetado no plasma para ajudar a reduzir as impurezas.

A TAE forneceu o detector, que dependia de um semicondutor de silício parcialmente esgotado, gerando uma corrente quando atingido por partículas alfa. Ele foi feito para evitar o registro errôneo de sinais de raios X e outras radiações plasmáticas, sendo afastado do plasma central e tendo as partículas alfa carregadas direcionadas para ele pelo grande campo magnético do LHD.

Os pesquisadores realizaram várias dezenas de fotos experimentais em fevereiro do ano passado. Eles observaram reações de fusão comparando o sinal em seu detector antes e depois de ligar os feixes neutros, bem como realizando alguns disparos sem qualquer pó de boro. Somente quando tinham feixes neutros e pó de boro é que obtiveram um salto na produção – cujo valor exato lhes dizia que estavam produzindo cerca de 1.012 reações de fusão por segundo, o que concordava com as simulações de computador.

Esta não é a primeira demonstração da fusão próton-boro – os cientistas já a observaram anteriormente usando aceleradores de partículas e lasers poderosos. Mas a colaboração EUA-Japão argumenta que é importante estudar a reação onde ela seria finalmente explorada – dentro de um plasma termonuclear magneticamente confinado. Os pesquisadores reconhecem que muito mais trabalho precisa ser feito, mas estão confiantes de que o TAE conseguirá ganho de energia em um de seus dispositivos.

Na verdade, a TAE afirma estar no bom caminho para a energia de fusão comercial. A empresa construiu uma série de reatores cada vez mais sofisticados para explorar a fusão de configuração de campo reverso, que envolve disparar pulsos de plasma em uma câmara e mantê-los no lugar magneticamente, girando-os. Nenhum dos dispositivos até à data demonstrou a fusão protão-boro – o seu actual reactor “Norman” utiliza um plasma de hidrogénio – mas a empresa afirma que pretende enviar electricidade para a rede a partir de uma central eléctrica piloto protão-boro até ao início da década de 2030.