Fusão nuclear

O maior projeto de pesquisa sobre a Terra se torna mais sério

Após anos de atrasos, a nova direção do projeto ITER acredita que pode demonstrar que a fusão nuclear é o futuro da energia

Estado das obras do Iter em Outubro de 2016. ITER | EPV

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No sul da França, a 70 quilômetros de Marselha, uma coalizão internacional da qual participam as principais potências do mundo está tentando conduzir um experimento que poderá transportar a humanidade a uma nova era. O ITER é um projeto que vai tentar recriar para fins industriais os processos físicos que fazem do Sol uma fonte de energia tão formidável. Se funcionar, contaríamos pela primeira vez na história com uma nova forma de produção de energia abundante, constante e razoavelmente limpa. No entanto, atingir esse objetivo representa um desafio à altura da recompensa.

Há alguns dias, perto das obras que começam a dar forma ao local que abrigará o reator de fusão nuclear experimental, a entidade reuniu um grupo de jornalistas de todo o mundo para mostrar o avanço do projeto. O diretor de comunicação, Laban Coblenz, iniciou sua mensagem de boas-vindas pedindo “desculpas pelo atraso”. As dificuldades com o trânsito obrigaram a visita a começar com uma hora de atraso. Esse norte-americano, amante da tecnologia apesar de ter crescido em uma comunidade Amish, sem acesso a carros ou eletricidade, não deve ter deixado de perceber a ironia do discurso. “A narrativa é fundamental em um projeto como este”, afirmou, depois, em referência às dificuldades para manter o interesse por uma tarefa que deve durar décadas.

Até agora, o ITER tem sido notícia mais por seus atrasos e por seus buracos orçamentários do que por suas conquistas. Quando foi instalada a pedra fundamental das obras, em 2010, falava-se em ter o reator pronto para começar os experimentos em 2019. Seis anos depois, como se fossem os habitantes da terra da Rainha Vermelha de Alice Através do Espelho – que têm que correr o mais rápido que podem para permanecer no mesmo lugar porque o país avança com eles -, continuam dando nove anos para que o ITER comece a funcionar. Agora, as primeiras experiências estão previstas para 2025.

No início deste ano, o Parlamento Europeu atrasou a aprovação das contas de 2014 do projeto porque a gestão orçamentária e financeira não tinha coerência ou estava incompleta. Em 2013, um relatório externo culpou os atrasos e os gastos exagerados aos problemas de se administrar uma organização descentralizada, na qual a União Europeia, a Rússia, a China e o Japão tentam impor seus critérios e obter os melhores contratos para suas indústrias. No total, o projeto aglutina 35 países.

Mudança de rumo

Mas a dinâmica mudou – ou pelo menos é o que garante o novo diretor da entidade. Bernard Bigot, um prestigiado acadêmico e alto funcionário francês foi eleito diretor-geral do ITER há 18 meses, substituindo o japonês Osamu Motojima. Aos 65 anos, o francês já pensava na aposentadoria quando foi chamado para salvar o maior projeto de pesquisa sobre a Terra. Essa liberdade de quem já tem muita experiência o permitiu impor condições. O diretor-geral deveria ter poderes plenos para tomar decisões técnicas. “Antes, cada pequena modificação produzia muitas discussões”, afirma Bigot. Isso gerava inoperância e custava dinheiro. “Manter em funcionamento este projeto custa 1 milhão de euros todos os dias”, ressaltou, para mostrar a importância de manter os prazos e tomar as decisões a tempo.

Apesar dos problemas óbvios de gestão do ITER no passado, uma declaração de Bigot soa surpreendente para um projeto dessa dimensão: “Agora, pela primeira vez desde o início, contamos com um planejamento. Antes não tinha sido feita uma análise dos custos ou dos prazos”. Com o novo planejamento, apresentado durante o verão e referendada como válido por especialistas independentes, calcula-se que o primeiro plasma será obtido em 2025 e que o experimento final, que fará a fusão de átomos de deutério e trítio, chegará até 2035. Até lá, o custo da epopeia terá beirado os 18 bilhões de euros.

Será construído um recipiente magnético que abrigará plasma a 150 milhões de graus

Resolvidos os aspectos organizacionais, passemos à ciência. O reator de fusão que será construído no sul da França tentará demonstrar se é possível gerar eletricidade produzindo as reações de fusão que ocorrem no Sol. Ali, a enorme pressão e as elevadas temperaturas fazem com que os átomos de hidrogênio superem sua repulsão natural e se unam liberando quantidades extraordinárias de energia. Para dar uma ideia do poder do processo que ocorre nas estrelas, com apenas 1 grama de combustível de fusão seria possível produzir energia equivalente à gerada por 8 toneladas de petróleo.

Para conseguir que os átomos de hidrogênio se fundam na Terra, desde os anos 50 tem-se construído uma espécie de campo magnético conhecido como tokamak. A temperaturas muito elevadas, os átomos se libertam de seus elétrons e o gás se transforma em um plasma no qual as reações de fusão são possíveis.

Para facilitar essa união de átomos, o plasma deve estar a cerca de 150 milhões de graus – dez vezes mais quente que o interior do Sol. Além disso, é necessário manter confinados esses átomos superexcitados durante aproximadamente 500 segundos – o tempo necessário para que um número suficiente deles se una.

Os tokamaks são recipientes com forma de rosca rodeados por bobinas magnéticas. O desenho, com bobinas circulares ao longo de toda a circunferência, faz com o que no interior as bobinas estejam mais apertadas e que o campo magnético seja mais intenso. Isso faz as partículas escaparem. Físicos como o russo Andrei Sajarov elaboraram um desenho no qual uma corrente através do plasma manteria o gás em equilíbrio.

Nas últimas décadas, com um impulso especial nos anos oitenta, quando a crise do petróleo tornou mais atraentes as fontes de energia alternativas, os tokamaks foram sendo aperfeiçoados e cresceram. Apesar de conseguirem a fusão, essas máquinas consumiam mais energia do que produziam. Mark Henderson, um dos cientistas do ITER, afirma que o rendimento dos reatores está melhorando a uma velocidade maior do que as pastilhas de silício ou os aceleradores de partículas. O ITER deverá demonstrar que é capaz de gerar dez vezes mais do que a energia que consome, e Henderson está convencido de que o objetivo da fusão como fonte de energia comercial é atingível. “O problema é o tempo, que também depende do dinheiro”, afirma. Se as coisas não avançarem na velocidade adequada, quando se chegar à fusão o dano ao planeta causado pelos combustíveis fósseis pode ser irreversível.

A máquina será composta por 1 milhão de peças de alta tecnologia, com o triplo da massa da Torre Eiffel

Se os prazos forem cumpridos e os físicos e engenheiros forem capazes de tornar controlável o plasma em um reator das dimensões do ITER – com 860 metros cúbicos, em comparação aos 100 metros cúbicos dos reatores em funcionamento -, em 2035 seria possível testar a fusão com deutério e trítio. Essas duas versões pesadas do hidrogênio podem se unir uma temperatura mais baixa e tornam a tecnologia mais viável. Depois, com um investimento estimado de 75 bilhões de euros, seriam colocados em funcionamento vários projetos de demonstração entre os países colaboradores. Assim, faltaria apenas refinar o desenho para que, antes do final deste século, seja possível construir o primeiro reator de fusão nuclear comercial.

Enquanto no sul da França avança a construção das instalações que colocarão à prova a fusão nuclear, será necessário continuar desenvolvendo tecnologias para tornar o sonho final possível. Será necessário experimentar novos materiais que suportem as condições extremas do recipiente magnético, e devem seguir se desenvolvendo indústrias até agora desnecessárias. Um exemplo: a produção mundial de cabos de nióbio com os quais se fabricam os gigantescos ímãs que serão instalados no tokamak se multiplicou por dez – passando de 15 toneladas anuais para 150 toneladas anuais. A máquina chegará às 23.000 toneladas, três vezes a massa da Torre Eifell repartida em cerca de 1 milhão de componentes de altíssima tecnologia.

Para os que sonham, como Mark Henderson, uma civilização alimentada pela fusão nuclear se livraria de grande parte das ameaças ao meio ambiente associadas com a produção energética atual, como as mudanças climáticas. Os resíduos produzidos com a fusão – bem menos perigosos do que os dos reatores de fissão atuais – teriam que ser guardados durante quase um século, mas depois deixariam de ser radioativos. Do ponto de vista político, o petróleo deixaria de causar problemas. Na próxima década, começaremos a ver se o objetivo se aproxima ou se, como diz uma piada recorrente, a fusão é a energia do futuro e sempre o será.