Cientistas alcançaram fusão nuclear autossustentável… mas agora não conseguem replicá-la: WebCuriosos

Os cientistas confirmaram que no ano passado, pela primeira vez em laboratório, alcançaram uma reação de fusão que se autoperpetua (em vez de desaparecer) – aproximando-nos da replicação da reação nuclear que alimenta o Sol.

No entanto, eles não sabem exatamente como recriar o experimento.

A fusão nuclear ocorre quando dois átomos se combinam para criar um átomo mais pesado, liberando uma enorme explosão de energia no processo.

É um processo frequentemente encontrado na natureza, mas é muito difícil de replicar em laboratório porque precisa de um ambiente de alta energia para manter a reação.

O Sol gera energia usando a fusão nuclear – esmagando átomos de hidrogênio para criar hélio.

Supernovas – sóis explodindo – também alavancar a fusão nuclear para suas exibições de fogos de artifício cósmicos. O poder dessas reações é o que cria moléculas mais pesadas como o ferro.

Em ambientes artificiais aqui na Terra, no entanto, o calor e a energia tendem a escapar através de mecanismos de resfriamento, como a radiação de raios X e a condução de calor.

Para tornar a fusão nuclear uma fonte de energia viável para os seres humanos, os cientistas têm primeiro de conseguir algo chamado “ignição”, onde os mecanismos de autoaquecimento superam toda a perda de energia.

Uma vez alcançada a ignição, a reação de fusão se alimenta.

Em 1955, o físico John Lawson criou o conjunto de critérios, agora conhecidos como “critérios de ignição do tipo Lawson”, para ajudar a reconhecer quando esta ignição ocorreu.

A ignição de reações nucleares geralmente ocorre em ambientes extremamente intensos, como supernovas ou armas nucleares.

Pesquisadores do National Ignition Facility do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, na Califórnia, passaram mais de uma década aperfeiçoando sua técnica e agora confirmado que a experiência marcante realizada em 8 de agosto de 2021 produziu, de facto, a primeira ignição bem-sucedida de uma reação de fusão nuclear.

Numa análise recente, a experiência de 2021 foi julgada em função de nove versões diferentes do critério de Lawson.

“Esta é a primeira vez que ultrapassamos o critério de Lawson no laboratório”, disse a física nuclear Annie Kritcher, do National Ignition Facility. Novo Cientista.

Para conseguir este efeito, a equipe colocou uma cápsula de combustível de trítio e deutério no centro de uma câmara de urânio empobrecido revestida de ouro e disparou 192 lasers de alta energia contra ela para criar um banho de raios X intensos.

O ambiente intenso gerado pelas ondas de choque direcionadas para dentro criou uma reação de fusão autossustentável.

Nessas condições, os átomos de hidrogênio se fundiram, liberando 1,3 megajoules de energia por 100 trilionésimos de segundo, o que equivale a 10 quatrilhões de watts de potência.

Durante o ano passado, os pesquisadores tentaram replicar o resultado em quatro experimentos semelhantesmas só conseguiu produzir metade do rendimento energético produzido no experimento inicial recorde.

A ignição é altamente sensível a pequenas mudanças quase imperceptíveis, como as diferenças na estrutura de cada cápsula e a intensidade dos lasers, explica Kritcher.

“Se você começar de um ponto de partida microscopicamente pior, isso se refletirá em uma diferença muito maior no rendimento energético final”, diz físico de plasma Jeremy Chittenden, do Imperial College London. “A experiência de 8 de agosto foi o melhor cenário.”

A equipe agora quer determinar o que exatamente é necessário para conseguir a ignição e como tornar o experimento mais resistente a pequenos erros. Sem esse conhecimento, o processo não pode ser ampliado para criar reatores de fusão que possam abastecer cidades, que é o objetivo final deste tipo de pesquisa.

“Você não quer estar em uma posição em que precisa fazer absolutamente tudo certo para conseguir a ignição”, diz Chittenden.

Este artigo foi publicado em Cartas de revisão física.