Fusão nuclear: USP explica diferenças e potencial para energia limpa

Pesquisadores em todo o mundo, incluindo no Brasil, buscam desenvolver usinas nucleares baseadas na fusão nuclear. Essa tecnologia, que difere das usinas de fissão atualmente em operação, promete gerar energia de forma mais eficiente e com menor produção de resíduos radioativos. A fusão nuclear é o mesmo processo que ocorre no Sol e em armas nucleares, envolvendo a união de núcleos atômicos leves.

Gustavo Canal, professor do Instituto de Física (IF) da USP e autor do Programa Nacional de Fusão Nuclear (PNFN), explica que as usinas comerciais atuais utilizam a fissão nuclear. Neste processo, um núcleo pesado, como o urânio, é bombardeado por um nêutron, fragmentando-se em núcleos menores e liberando energia. No entanto, esses fragmentos menores também são radioativos e exigem um complexo sistema de aprisionamento para evitar danos ambientais futuros.

Fusão nuclear: o processo e suas vantagens

Em contrapartida, a fusão nuclear envolve a união de núcleos leves, como o deutério e o trítio, para formar um núcleo de hélio. Esse processo libera uma quantidade de energia significativamente maior, cerca de dez vezes mais do que a fissão, e o principal subproduto, o hélio, não é radioativo. Um nêutron é também produzido, carregando a maior parte da energia liberada.

Canal destaca que a fusão nuclear é considerada mais segura. "Na teoria, [usinas nucleares de fusão] seriam mais seguras", afirma Thiago Mastrangelo, professor do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA) da USP de Piracicaba. Ele explica que, diferentemente das usinas de fissão, onde um problema de resfriamento pode levar ao derretimento do combustível e a acidentes catastróficos como em Chernobyl e Fukushima, os reatores de fusão não apresentam esse risco.

Desafios e o futuro da fusão nuclear

Apesar do potencial, a fusão nuclear enfrenta desafios significativos para se tornar comercialmente viável. Atingir as condições necessárias para a fusão exige temperaturas extremamente elevadas, na ordem de 150 milhões de graus Celsius, o que transforma o gás em plasma. Manter esse plasma quente consome uma grande quantidade de energia elétrica.

No tokamak JET, na Inglaterra, um sistema de confinamento de plasma quente usando campos magnéticos, alcançou-se cerca de 70% de produção de energia em comparação com o gasto para manter o plasma aquecido. O projeto ITER, um consórcio internacional em construção na França, tem como meta produzir dez vezes mais energia do que a consumida, com um investimento de 50MW de potência para aquecer o plasma.

Aplicações além da energia elétrica

Mastrangelo aponta que a tecnologia da fusão nuclear pode ter aplicações diversas, além da geração de energia elétrica. O calor gerado pode ser utilizado para produzir hidrogênio ou para dessalinização de água. Os nêutrons produzidos nos reatores de fusão também podem ser empregados para gerar radioisótopos para uso na medicina ou para a fabricação de ímãs supercondutores, essenciais para aparelhos de ressonância magnética.

Embora a produção de alguns elementos radioativos seja possível devido à ativação de materiais pelos nêutrons, a escala desses resíduos é consideravelmente menor em comparação com os reatores de fissão convencionais.