O que é energia de fusão?

Energia de fusão é a extração de energia de ligações entre partículas nos núcleos de átomos, fundindo esses núcleos. Para obter o máximo de energia, elementos leves e isótopos como hidrogênio, deutério, trítio e hélio devem ser usados, embora todos os elementos com um número atômico menor que o ferro possam produzir energia líquida quando fundidos. A fusão contrasta com a fissão, o processo pelo qual a energia é gerada pela separação de núcleos pesados ​​como urânio ou plutônio. Ambos são considerados energia nuclear, mas a fissão é mais fácil e melhor desenvolvida. Todas as usinas nucleares atuais operam com base na energia de fissão, mas muitos cientistas esperam que uma usina baseada na energia de fusão seja desenvolvida antes de 2050.

Existem bombas nucleares baseadas em energia de fissão e energia de fusão. As bombas A convencionais são baseadas na fissão, enquanto as bombas H, ou bombas de hidrogênio, são baseadas na fusão. A fusão converte de maneira mais eficiente a matéria em energia, produzindo mais calor e temperatura quando o processo é canalizado para uma reação em cadeia. Assim, as bombas H têm rendimentos mais altos que as bombas A, em alguns casos mais de 5.000 vezes mais. As bombas H usam um "reforço" de fissão para atingir a temperatura necessária para a fusão nuclear, que é de aproximadamente 20 milhões de graus Kelvin. Em uma bomba H, aproximadamente 1% da massa de reação é convertida diretamente em energia.

A energia de fusão, não a fissão, é a energia que alimenta o Sol e produz todo o seu calor e luz. No centro do Sol, aproximadamente 4,26 milhões de toneladas de hidrogênio por segundo são convertidos em energia, produzindo 383 yottawatts (3,83 x 10 26 W) ou 9,15 x 10 10 megatons de TNT por segundo. Parece muito, mas na verdade é bastante leve, levando em consideração a massa e o volume total do sol. A taxa de produção de energia no núcleo do Sol é de apenas 0,3 W / m 3 (watts por metro cúbico), mais de um milhão de vezes mais fraca que a produção de energia que ocorre em um filamento de lâmpada. Somente porque o núcleo é muito grande, com um diâmetro equivalente a cerca de 20 Terras, ele gera tanta energia total.

Por várias décadas, os cientistas vêm trabalhando para aproveitar a energia de fusão para as necessidades do homem, mas isso é difícil devido às altas temperaturas e pressões envolvidas. Usando energia de fusão, uma unidade de combustível do tamanho de um pequeno rolamento de esferas pode produzir tanta energia quanto um barril de gasolina. Infelizmente, todas as tentativas de geração de energia de fusão a partir de 2008 consumiram mais energia do que produziram. Existem duas abordagens básicas - use um campo magnético para comprimir um plasma até a temperatura crítica (fusão de confinamento magnético) ou lasers de fogo em um alvo tão intenso que o aqueça além do limite crítico de fusão (fusão de confinamento inercial). Ambas as abordagens receberam um financiamento significativo, com o National Ignition Facility (NIF) tentando fusão por confinamento inercial e entrando em operação em 2010, e o Reator Termonuclear Experimental Internacional (ITER) tentando fusão por confinamento magnético e entrando em operação em 2018.

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