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Um instituto cient�fico dos Estados Unidos est� prestes a conquistar um grande avan�o na pesquisa com a fus�o nuclear.
A National Ignition Facility (NIF) em Livermore, Calif�rnia, usa um poderoso laser para aquecer e comprimir combust�vel de hidrog�nio e est� a um passo de alcan�ar uma fus�o nuclear de enormes propor��es.
A partir de um experimento realizado em agosto de 2021, o laborat�rio em breve alcan�ar� a meta de "igni��o", quando a energia liberada pela fus�o superar� a liberada pelo laser.
A fus�o � um tipo de energia nuclear diferente do processo de fiss�o, que � usado desde 1950 nos reatores de energia at�mica. Na fus�o, a energia � gerada a partir da uni�o de �tomos, enquanto na fiss�o ela � subproduto da divis�o de �tomos.
O processo n�o gera o lixo radioativo produzido pelos reatores de fiss�o, que � um dos principais obst�culos ao uso de energia nuclear atualmente, al�m do custo e das preocupa��o que a modalidade gera quanto � seguran�a e � prolifera��o de armas.
Recorde
Em um processo chamado de fus�o nuclear com confinamento inercial, 192 raios de laser da instala��o do NIF — a maior concentra��o de energia do mundo — s�o direcionados a uma c�psula do tamanho de um gr�o de pimenta.
Essa c�psula cont�m deut�rio e tr�tio, que s�o diferentes formas do elemento hidrog�nio.
O procedimento comprime o combust�vel a 100 vezes a densidade do chumbo e o aquece a 100 milh�es de graus Celsius — mais quente que o centro do sol. Essas condi��es ajudam a iniciar a fus�o termonuclear.
Um experimento realizado em 8 de agosto rendeu 1,35 megajoules (MJ) de energia — cerca de 70% da energia do laser que chega � c�psula de combust�vel. Alcan�ar a igni��o significa obter um rendimento de fus�o superior aos 1,9 MJ aplicados pelo laser.
"Este � um grande avan�o para a pesquisa com a fus�o e para toda a comunidade envolvida nisso ", disse � BBC News Debbie Callahan, f�sica do Laborat�rio Nacional Lawrence Livermore, que abriga o NIF.
O experimento deste m�s conseguiu um resultado oito vezes maior do que o recorde anterior (no in�cio deste ano) e 25 vezes o rendimento de experimentos realizados em 2018.
"O ritmo de avan�os na produ��o de energia tem sido r�pido, sugerindo que podemos alcan�ar em breve mais recordes, como superar a energia dos lasers que iniciam o processo ", afirmou Jeremy Chittenden, codiretor do Centro para Estudos em Fus�o Inercial no Imperial College London, na Inglaterra.
Cientistas do NIF tamb�m acreditam terem alcan�ado algo chamado de "plasma ardente", onde as pr�prias rea��es de fus�o d�o calor para mais fus�o. Isso � vital para tornar o processo autossustent�vel e com alto rendimento.
"Acreditamos que nosso experimento chegou neste est�gio, mas ainda estamos fazendo an�lises e simula��es para ter certeza de que entendemos o resultado", explica Debbie Callahan.
Depois, os testes ser�o realizados novamente.
"Isso � fundamental para a ci�ncia experimental. Precisamos entender qu�o reproduz�veis s�o os resultados, e qu�o sens�veis s�o a pequenas mudan�as", diz Callahn.
"Depois, temos planos de melhorar o design deste sistema. Come�aremos a trabalhar nisso no pr�ximo ano."
Apesar dos enormes avan�os, Chittenden disse que ainda h� muito a superar.
"Os megajoules de energia liberados no experimento s�o realmente impressionantes em termos de fus�o, mas na pr�tica isso � equivalente � energia necess�ria para ferver uma chaleira."
"Energias de fus�o muito mais altas podem ser alcan�adas por meio da igni��o se pudermos descobrir como manter o combust�vel unido por mais tempo, fazendo com que mais dele queime."
Outros investimentos na tecnologia
A constru��o da National Ignition Facility (NIF) nos Estados Unidos come�ou em 1997 e foi conclu�da em 2009. Os primeiros experimentos para testar a pot�ncia do laser come�aram em outubro de 2010.
Outra fun��o do NIF � monitorar a situa��o e seguran�a do estoque de armas nucleares dos Estados Unidos. �s vezes, os cientistas que precisam o usar o enorme laser para a fus�o t�m que dividir o tempo com experimentos voltados para seguran�a nacional.
Esse � um dos v�rios projetos pelo mundo voltados para a pesquisa com fus�o. Um deles � a instala��o ITER, or�ada em bilh�es de euros e atualmente em constru��o em Cadarache, Fran�a.
O ITER adotar� uma abordagem diferente da fus�o acionada por laser no NIF; a instala��o no sul da Fran�a usar� campos magn�ticos para conter plasma quente — g�s eletricamente carregado. Este conceito � conhecido como fus�o por confinamento magn�tico.
Mas construir instala��es de fus�o comercialmente vi�veis, capazes de fornecer energia em rede, exigir� outro salto gigante.
"Transformar esse conceito em uma fonte renov�vel de energia el�trica � provavelmente um processo longo e envolver� a supera��o de desafios t�cnicos substanciais, como ser capaz de recriar este experimento v�rias vezes por segundo para produzir uma fonte est�vel de energia", ressalva Chittenden.
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