Fusão nuclear totalmente limpa e controlada pode estar bem próxima com o uso de hidrogênio e boro

Para conseguirmos superar de vez os problemas energéticos da nossa moderna sociedade e, ao mesmo tempo, criarmos um ambiente limpo e amigável às mudanças climáticas, a grande esperança da humanidade está depositada na fusão nuclear. 60 anos de pesquisa internacional com o objetivo de conseguir iniciar e manter uma fusão nuclear com núcleos dos isótopos deutério (D) e trítio (T) de forma energeticamente rentável já nos aproximou bastante de tornar isso uma realidade. Porém, existe um problema aqui.

A fusão nuclear sem dúvidas é um método muito mais eficiente e limpo de produzir energia, mas juntar T e D (DT) ainda assim produz radioatividade, a partir da emissão de nêutrons e, consequentemente, continuamos com o problemático lixo atômico, mesmo que em menor escala. Nesse sentido, pesquisadores da Universidade de New South Wales, em Sydiney, e colaboradores de diferentes países, propuseram um método baseado em laser que cria uma fusão a partir de hidrogênio e o isótopo boro-11, e de forma totalmente limpa e viável!

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A nova proposta de engenharia nuclear foi publicada recentemente no periódico Laser and Particle Beams e os seus autores argumentam que além da fusão hidrogênio-boro (HB11) ser agora viável, ela pode estar mais próxima da realização do que outros métodos do tipo. De acordo com simulações efetuadas pelos pesquisadores, a nova metodologia usando o HB11 em reatores substituindo o DT seria alcançada segundo o mapeamento desses quatro pontos:

1. A aceleração de um bloco de plasma com um feixe de laser com uma potência e duração da ordem de 10 petawatts e um picossegundo, respectivamente;

2. Um confinamento de plasma por um campo magnético da ordem de alguns quiloteslas criado por um segundo feixe de laser com um pulso de duração de alguns nanossegundos. Isso permitiria que o boro-11 e o hidrogênio entrassem em fusão e que as três partículas-alfa geradas no processo mantivessem uma reação em cadeia, transferindo energia por colisões elásticas com os boros ou hidrogênios de baixa energia no plasma de pano de fundo em equilíbrio não-térmico, como mostrado em (1a).;

3. A maior eficiência de fusão HB11 relativo à fusão de DT é possível devido à avalanche de alfas (núcleos de hélio) criada no processo, possibilitando a geração direta de energia elétrica, mesmo com a reação nuclear rendendo menor energia por mol de boro-11;

4. A conversão efetiva do fluxo de saída de partículas alfas carregadas diretamente em eletricidade;

Para provar essa conjuntura, simulações executadas pelos pesquisadores mostraram que 14 miligramas de HB11 pode produzir 300 kWh de energia se todos eles forem combinados para o design de um reator, permitindo uma alta produção de energia limpa e de baixo custo (estações de energia poderiam lucrar acima de 300 milhões de dólares por ano).

Do ponto de vista da engenharia, a nova metodologia, se colocada em prática, trabalharia com um projeto muito mais simples do que as alternativas mais convencionais, porque os combustíveis e resíduos seriam seguros, o reator não precisaria de um trocador de calor e uma turbina de calor para a geração de eletricidade (hoje a fissão nuclear e a queima de combustíveis fósseis nas usinas produzem energia que primeiro aquecem água para a produção de vapor e, este, então, é usado para acionar turbinas que, por sua vez, finalmente, produzem eletricidade), e os lasers a serem utilizados podem ser comprados e construídos com bastante facilidade.

Laser: Dispositivo que produz radiação eletromagnética ("luz") com características específicas: ela é monocromática (possui comprimento de onda muito bem definido), coerente (todos os fótons que compõem o feixe emitido estão em fase) e colimada (propaga-se como um feixe de ondas praticamente paralelas).

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Publicação do estudo: Laser and Particle Beams