Máquina bilionária busca recorde de energia e mira setor de armas nucleares
Projeto usa pulsos elétricos para comprimir hidrogênio e pretende produzir mais energia do que consome até o fim da década
A promessa de produzir energia a partir da fusão nuclear ganhou um novo projeto de grande escala nos Estados Unidos. A empresa Pacific Fusion começou a construir uma máquina que pretende gerar mais energia do que consome durante o processo de fusão.
De acordo com informações da revista Nature, o equipamento está sendo montado no Novo México e terá mais de 150 módulos enormes, responsáveis por enviar pulsos elétricos de alta potência para uma câmara central. A instalação também fica próxima ao Laboratório Nacional de Sandia, que atua em pesquisas relacionadas à segurança do arsenal nuclear americano.
A previsão da empresa é alcançar o chamado ganho líquido da instalação até o fim desta década. Esse estágio ocorre quando a energia produzida pela máquina supera a quantidade consumida por todo o equipamento.A empresa faz parte de uma onda de investimentos em tecnologias de fusão nuclear. Startups do setor receberam mais de US$ 14 bilhões em investimentos nos últimos cinco anos, segundo a Nature. A Pacific Fusion, fundada em 2023, já levantou mais de US$ 1 bilhão, condicionado ao cumprimento de determinadas metas tecnológicas.
Como a máquina pretende produzir energia
A Pacific Fusion utiliza uma técnica conhecida como fusão por potência pulsada. Em vez de concentrar a energia de centenas de lasers sobre uma cápsula, como faz o Laboratório Nacional Lawrence Livermore, a máquina utiliza enormes descargas elétricas.
Os pulsos serão produzidos por módulos chamados geradores Marx com impedância casada. Eles funcionam como grandes bancos de capacitores capazes de armazenar e liberar uma quantidade muito elevada de energia em um intervalo extremamente curto.
Mais de 150 desses módulos serão posicionados ao redor de uma câmara de reação. O objetivo é fazer com que os disparos ocorram simultaneamente.
A descarga elétrica criará um forte campo magnéticoao redor de uma pequena cápsula de combustível. A pressão exercida sobre essa cápsula deverá comprimir o combustível até que os núcleos de isótopos de hidrogênio se fundam. Quando isso acontece, os núcleos formam hélio e liberam energia.
A meta é produzir mais energia do que a máquina consome
A Pacific Fusion pretende utilizar cerca de 80 megajoules de energia elétrica para carregar os capacitores a cada disparo. Segundo o projeto apresentado pela empresa, cada pulso poderia produzir aproximadamente 100 megajoules de energia de fusão. Isso representaria um ganho de energia em relação à eletricidade utilizada para alimentar o disparo.
A diferença é importante porque experimentos anteriores de fusão conseguiram produzir mais energia na reação do que a quantidade que chegou ao combustível, mas não ultrapassaram oconsumo energéticode toda a instalação.
Foi o que ocorreu na Instalação Nacional de Ignição, conhecida como NIF. Em 2022, pesquisadores conseguiram realizar a chamada ignição usando 192 lasers sobre uma cápsula de hidrogênio. O experimento liberou mais energia de fusão do que o volume que atingiu o alvo. Porém, a quantidade total de energia utilizada para operar os equipamentos continuou sendo maior.
O desafio de repetir os disparos
Segundo pesquisadores, produzir energia em um único disparo não é suficiente para transformar a fusão em uma fonte contínua de eletricidade. A cápsula de combustível utilizada em cada reação é destruída. Por isso, uma futura usina precisaria inserir um novo combustível e preparar a máquina para outro disparo.
De acordo com a empresa, uma usina baseada nessa tecnologia teria que realizar aproximadamente um disparo por segundo, de forma contínua. Os testes realizados até agora estão muito longe dessa frequência. Em experimentos menores, a maior velocidade alcançada pela empresa foi de um disparo a cada 10 a 12 segundos.
A instalação que está sendo construída no Novo México terá uma frequência ainda menor: foi projetada para realizar apenas um disparo por dia.
A ligação com pesquisas sobre armas nucleares
A localização da nova máquina também tem importância para outro campo de pesquisa. A Pacific Fusion está construindo a instalação perto do Laboratório Nacional de Sandia, que possui décadas de experiência com energia pulsada. O laboratório opera a Máquina Z, considerada a maior instalação de energia pulsada do mundo.
A Máquina Z também é utilizada em pesquisas relacionadas ao arsenal nuclear dos Estados Unidos. Ela permite estudar condições extremas de pressão, temperatura e densidade sem a necessidade de realizar explosões nucleares.
A tecnologia desenvolvida pela Pacific Fusion poderá ter aplicações semelhantes. Segundo pesquisadores, uma máquina capaz de produzir rendimentos de fusão elevados poderia ajudar a reproduzir condições encontradas durante uma detonação nuclear. A própria Pacific Fusion já utilizou a Máquina Z para testar diferentes projetos de cápsulas de combustível.