A fusão nuclear é o processo pelo qual núcleos atômicos se fundem para formar núcleos mais pesados, liberando uma quantidade enorme de energia no processo. O próprio universo é amplamente alimentado pela fusão nuclear, pois é o processo que alimenta as estrelas . Sem a fusão nuclear, as estrelas não poderiam existir. O que é a fusão nuclear e será que a humanidade algum dia será capaz de utilizá-la na produção de energia?
Como funciona a fusão nuclear
A fusão nuclear só pode ocorrer sob temperaturas e pressões muito extremas. A temperatura na qual a fusão nuclear pode ocorrer é de 100 milhões de graus Celsius. É por isso que a fusão nuclear tende a ocorrer apenas dentro dos núcleos das estrelas. Altas temperaturas são necessárias para que os núcleos atômicos se movam em altas velocidades para que possam se unir no impacto, enquanto pressões mais altas garantem que os núcleos permaneçam dentro de uma área relativamente pequena para que a fusão possa ocorrer. Por exemplo, as pressões e temperaturas dentro do núcleo do Sol são tão altas que núcleos de hidrogênio individuais se fundem. Um núcleo de hidrogênio é um único próton e, dentro do núcleo de cada estrela, esses prótons se chocam e se fundem. Um dos prótons decairá em um nêutron no impacto, resultando na formação do que é chamado de deutério, que é apenas um núcleo de hidrogênio que também contém um nêutron. Quando dois núcleos de deutério se fundem, eles produzem hélio, que tem dois prótons e dois nêutrons. Curiosamente, nem todo o deutério está sendo convertido em hélio. Por exemplo, o Sol funde cerca de 620 milhões de toneladas métricas de hidrogênio em 616 milhões de toneladas métricas de hélio a cada segundo. Essa diferença de quatro milhões é liberada como energia na forma de uma partícula alfa e radiação eletromagnética .
A fusão nuclear resulta em um processo conhecido como nucleossíntese, em que todos os elementos , até o ferro, são formados dentro dos núcleos das estrelas mais massivas. Embora a fusão do hidrogênio seja o que alimenta as estrelas, cada estrela contém apenas uma quantidade finita de hidrogênio. À medida que o hidrogênio é fundido em hélio, a estrela começa a fundir o hélio em elementos ainda mais pesados, como oxigênio , carbono e nitrogênio. A massa de uma estrela determinará quais elementos se formarão. Quanto maior a massa de uma estrela, maiores as temperaturas e pressões em seu núcleo. Geralmente, estrelas de alta massa continuarão o processo de fusão até a formação do ferro. A fusão de elementos mais leves que o ferro produzirá grandes quantidades de energia, mas a fusão do ferro requer mais energia do que libera. Assim, o ferro é um absorvedor de energia em vez de um emissor de energia. Uma vez que o ferro se forma no núcleo de uma estrela, ele rapidamente fica sem energia e colapsa sob sua própria gravidade , eventualmente explodindo como uma supernova .
Fusão vs. Fissão: Qual é a diferença?
Tanto a fusão nuclear quanto a fissão têm nomes semelhantes, mas são duas formas completamente diferentes de produzir energia. A fusão é o processo pelo qual núcleos individuais se fundem e liberam energia. Já a fissão é o processo pelo qual elementos radioativos instáveis são quebrados para liberar energia. Enquanto a fusão geralmente lida com elementos leves, como hidrogênio e hélio, a fissão utiliza material radioativo, como urânio e plutônio. Além disso, a fissão cria resíduos radioativos como subproduto, enquanto a fusão de hidrogênio libera apenas hélio como subproduto. A fusão também é um processo muito mais energético do que a fissão.
Os humanos algum dia usarão a fusão para obter energia?
A humanidade ainda depende em grande parte do uso de combustíveis fósseis para atender às suas necessidades energéticas. A produção de combustíveis fósseis no último século explodiu à medida que a população humana cresceu exponencialmente. Embora os combustíveis fósseis tenham resultado no crescimento de algumas nações em suas economias e tenham dado à humanidade acesso a grandes quantidades de energia, há desvantagens óbvias em depender deles para energia. Coisas como mudanças climáticas , conflitos globais e o eventual esgotamento das reservas de combustíveis fósseis são todos problemas associados ao seu uso. Embora as fontes de energia renováveis estejam em ascensão, nenhuma está nem perto o suficiente para substituir os combustíveis fósseis como a principal fonte de energia da humanidade. No entanto, e se houvesse uma forma limpa de energia que pudesse nos fornecer quantidades ilimitadas de energia virtualmente para sempre? Não procure mais do que a fusão nuclear.
A fusão nuclear oferece à humanidade uma solução potencial para todas as suas necessidades e problemas energéticos. Por exemplo, o sol produz mais energia a partir da fusão nuclear a cada segundo do que a humanidade produziria ao longo de dezenas de milhares de anos. O hidrogênio também é um elemento muito comum na Terra , e apenas pequenas quantidades seriam necessárias para gerar grandes quantidades de energia. O único subproduto da fusão nuclear é o hélio, que por acaso é um gás inerte que poderia ser capturado e usado em outros processos industriais. Não há resíduos nucleares e não há gases de efeito estufa. A energia de fusão também seria extraordinariamente barata, pois haveria simplesmente muita energia para usar. Embora a humanidade tenha conseguido produzir fusão nuclear em laboratórios, os cientistas ainda não desenvolveram uma usina de fusão capaz de gerar energia. Em vez disso, os laboratórios de fusão absorvem mais energia do que produzem, mas isso pode mudar em um futuro não muito distante. Os cientistas estão constantemente quebrando recordes para a quantidade de energia produzida em reatores de fusão, e pode ser apenas uma questão de tempo até que tenhamos um reator de fusão completo capaz de produzir energia.
