O Departamento de Energia dos EUA está criando três centros de pesquisa na esperança de aproveitar explosões termonucleares em miniatura acionadas por laser para futuras usinas de energia, anunciaram autoridades na quinta-feira.
Os três centros – baseados no Laboratório Nacional Lawrence Livermore na Califórnia, na Universidade Estadual do Colorado e na Universidade de Rochester no estado de Nova York – compartilharão um total de US$ 42 milhões em quatro anos.
O esforço de investigação será “focado mais nas tecnologias subjacentes necessárias para qualquer sistema de fusão inercial”, disse Scott Hsu, principal coordenador de fusão do Departamento de Energia.
A combinação de dois átomos pequenos – normalmente hidrogênio – em um mais pesado produz energia. Este processo, conhecido como fusão, é o que alimenta o Sol e outras estrelas. Se a fusão controlada pudesse ser recriada na Terra, isso poderia levar a uma fonte de energia abundante que não gerasse dióxido de carbono, que aquece o planeta, nem resíduos radioativos de longa vida.
A maior parte da pesquisa sobre energia de fusão até o momento, e a maior parte do orçamento para ciência da fusão do departamento, concentrou-se em reatores que usam campos magnéticos poderosos para conter hidrogênio superaquecido até que os núcleos colidam e se combinem. Mas uma experiência bem sucedida no ano passado na National Ignition Facility, ou NIF, em Livermore, destacou uma abordagem diferente – disparar lasers poderosos contra uma única pastilha de hidrogénio, comprimindo os seus átomos para gerar um flash de fusão.
O NIF não foi concebido como um protótipo para geração de energia de fusão. Tem sido usado principalmente para ajudar a manter as armas nucleares dos EUA desde que os testes nucleares foram interrompidos em 1992.
O experimento científico do NIF disparou um pulso de laser contra um pellet de combustível de hidrogênio. Uma usina de energia prática precisaria disparar pulsos de laser repetidamente – a uma cadência de talvez 10 por segundo – com um novo pellet de combustível inserido para cada pulso.
Esses lasers teriam que ser mais potentes, mais confiáveis e muito mais eficientes em termos energéticos do que os do NIF. As metas de combustível de hidrogénio teriam de ser baratas e fáceis de fabricar. Uma única central eléctrica necessitaria de um fornecimento constante de milhões de pellets. Os novos centros de investigação ajudarão a resolver estes obstáculos.
O Departamento de Energia recebeu muitas inscrições e um painel de revisão escolheu Livermore, Rochester e Colorado State, disse Kramer Akli, que gerencia o programa governamental de ciências de energia de fusão inercial. Cada uma das propostas vencedoras inclui colaborações com outras universidades, laboratórios nacionais e empresas privadas.
“Você deseja reunir os mais brilhantes em sua área para que possa inovar e enfrentar alguns dos desafios da energia de fusão inercial”, disse o Dr.
Um dos principais objetivos do centro da Universidade de Rochester seria testar um novo laser que disparasse diretamente no combustível hidrogênio. Esta abordagem é mais eficiente em termos energéticos do que a utilizada na experiência NIF em Livermore. Mas se pequenas variações na luz do laser gerarem instabilidades, isso impedirá a fusão.
As instabilidades podem ser controladas se a luz do laser for espalhada por uma faixa de comprimentos de onda. Cientistas da Universidade de Rochester vêm buscando essa abordagem, conhecida como acionamento direto, há anos, e o dinheiro de pesquisa do centro irá para experimentos que testam se um novo laser de alta potência pode superar esse problema. “Isso está realmente abrindo o caminho direto”, disse Dustin Froula, o físico que lidera o centro de Rochester.
O centro do estado do Colorado estudará vários tipos de lasers propostos para diferentes conceitos de fusão inercial e também examinará diferentes projetos para os alvos de combustível. Carmen Menoni, professora de engenharia elétrica e de computação que liderou a proposta do centro, disse que estaria procurando novos materiais para os revestimentos usados na óptica do laser, para que pudessem sobreviver melhor à barragem contínua de laser de alta energia.
Tammy Ma, física de plasma que lidera o centro de Livermore, disse que seu foco se expandiria além da abordagem de acionamento indireto usada pelo NIF e começaria a abordar o que seria necessário para construir uma usina de energia real. “Não é só que você tem um alvo, atira nele e cria energia”, disse o Dr. Ma.
Os US$ 42 milhões – US$ 16 milhões cada para Livermore e Colorado State, e US$ 10 milhões para Rochester – são os primeiros de uma série de modestos investimentos iniciais que serão feitos em fusão a laser nos próximos anos. Representa uma pequena fatia do orçamento da ciência da energia de fusão do Departamento de Energia, que está a gastar mais de meio bilhão de dólares este ano.
“Estes centros são neste momento apenas a semente de um programa dos EUA”, disse o Dr.
A pesquisa inicial deverá ajudar a esclarecer quais abordagens são mais promissoras. “Na verdade, não é investimento suficiente para obter essas respostas”, disse o Dr. Ma. “Mas acho que, ao final de quatro anos, podemos traçar um caminho promissor para que os EUA realmente demonstrem uma planta piloto em grande escala.”
