A fusão nuclear é um processo onde dois núcleos atômicos leves se combinam para formar um núcleo mais pesado, liberando energia no processo. Este é o mesmo processo que alimenta o Sol e outras estrelas, fornecendo uma vasta fonte de energia. Ao contrário da fissão nuclear, que divide átomos pesados para libertar energia, a fusão une estes átomos. A fusão tem o potencial de fornecer uma fonte quase ilimitada de energia limpa, se puder ser controlada e sustentada aqui na Terra.
Em termos mais simples, a fusão nuclear envolve a fusão dos núcleos de dois átomos leves, como o hidrogênio, para formar um único átomo mais pesado, como o hélio. As massas do átomo resultante e dos materiais restantes são menores que as massas dos átomos originais. De acordo com a equação de Einstein, \(E = mc^2\) , essa perda de massa é convertida em uma grande quantidade de energia, onde \(E\) é a energia produzida, \(m\) é a massa perdida, e \(c\) é a velocidade da luz.
Este processo requer temperaturas e pressões extremamente altas para superar as forças eletrostáticas de repulsão entre os núcleos carregados positivamente. No núcleo do Sol, onde a fusão ocorre naturalmente, as temperaturas sobem acima dos 15 milhões de graus Celsius e a pressão é imensa, proporcionando as condições adequadas para que os núcleos se aproximem o suficiente para sofrerem fusão.
Existem vários tipos de reações de fusão que podem ocorrer, cada uma com diferentes reagentes e produtos. As reações mais conhecidas e pesquisadas envolvem isótopos de hidrogênio: deutério ( \(D\) ) e trítio ( \(T\) ):
No contexto da fusão nuclear, a radioatividade desempenha um papel crucial, particularmente nas reações que envolvem o trítio. O trítio é um isótopo radioativo do hidrogênio, com meia-vida de aproximadamente 12,3 anos, o que significa que decai com o tempo, liberando partículas beta (elétrons) e se transformando em hélio-3 estável. A reação de fusão DT é de particular interesse porque produz eficientemente uma grande quantidade de energia e o nêutron liberado pode ser usado para gerar mais trítio a partir do lítio através de um processo conhecido como ativação de nêutrons:
\( \textrm{Lítio-6} + \textrm{nêutron} \rightarrow \textrm{Trítio} + \textrm{Hélio-4} \)Alcançar a fusão nuclear controlada na Terra tem sido um desafio devido às condições extremas exigidas para o processo. Duas abordagens principais estão sendo seguidas:
A fusão nuclear oferece a promessa de uma fonte de energia limpa e quase ilimitada. Ao contrário dos combustíveis fósseis, a fusão não produz gases com efeito de estufa nem resíduos radioactivos de longa duração. O combustível para a fusão, o deutério, pode ser extraído da água do mar, tornando-o virtualmente ilimitado, e o trítio pode ser produzido a partir do lítio, que é relativamente abundante. Uma vez ultrapassados os desafios técnicos e científicos, a fusão poderá ter um impacto significativo na produção mundial de energia, contribuindo para um futuro sustentável e neutro em carbono.
A fusão nuclear representa o auge da realização humana na procura de soluções energéticas sustentáveis. Embora o Sol realize a fusão no seu núcleo sem esforço, replicar este processo na Terra sob condições controladas continua a ser um dos maiores desafios científicos e de engenharia do nosso tempo. O desenvolvimento bem sucedido da energia de fusão representaria um marco significativo na nossa busca por uma fonte de energia limpa, segura e inesgotável, revolucionando a forma como alimentamos o nosso mundo.
