Cientistas europeus alcançam recorde de 11 MW de energia de fusão nuclear 

Investigadores europeus, incluindo uma equipa de portugueses do Instituto Superior Técnico, conseguiram atingir de forma sustentada um recorde de energia de fusão num teste que visa preparar a operacionalização do maior reator de fusão nuclear experimental do mundo, que está em construção em França.

A notícia está a ter destaque internacional, depois do anúncio feito pelo EUROfusion, o consórcio europeu cofinanciado pela Comissão Europeia e criado para o desenvolvimento da energia de fusão, do qual faz parte o IST, através do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN), mas também mais 30 organizações e 4.800 especialistas, engenheiros, estudantes de toda a Europa.

O teste teve lugar em Oxford, no dispositivo de fusão Joint European Torus (JET), o maior do género até à data, a funcionar no Reino Unido. De acordo com o comunicado, os cientistas e engenheiros obtiveram um “valor recorde de 59 megajoules de energia de fusão sustentada”.

Na experiência “relâmpago”, que durou cinco segundos, o JET alcançou uma potência média de fusão (energia por segundo) de cerca de 11 MW (megawatts).

Aquele que será no futuro o maior reator de fusão nuclear experimental do mundo, o International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), está ainda em construção no sul de França, e estará preparado para produzir 500 megawatts por períodos de 400 a 600 segundos, devendo começar a funcionar, numa primeira etapa, entre 2026 e 2027.

O ITER será então um projeto muito mais avançado do que o JET (que tem desativação prevista para 2025) e visa demonstrar a viabilidade científica e tecnológica da energia de fusão. No entanto, esclareceu Bruno Soares Gonçalves, o reator ITER ainda “não transformará essa energia em eletricidade”.

A questão que se põe é: Porquê? O investigador do Técnico explicou em declarações ao ECO/Capital Verde: “O ITER irá produzir 10 vezes mais energia do que a energia gasta para iniciar a reação. No entanto ainda não produzirá eletricidade, uma vez que apenas dispõe de dois módulos experimentais para testar a conversão de energia e a produção de um dos combustíveis necessários. No entanto, o ITER é essencial para testar a viabilidade científica e tecnológica da fusão nuclear e os seus resultados serão essenciais para o desenvolvimento do futuros reatores de produção de energia elétrica, alguns dos quais já em fase de desenho conceptual como é o caso do DEMO que está a ser desenvolvido pela EUROfusion”

Reunindo parceiros de peso como a União Europeia, a China, o Japão, a Índia, a Coreia do Sul, a Rússia e os Estados Unidos (e também a participação de empresas portuguesas), o ITER será assim a “antecâmara” da futura central energética europeia de demonstração de fusão DEMO, em estudo e com a qual se pretende testar a produção de eletricidade de uma forma “limpa e segura”.

O comunicado do EUROfusion refere que o valor recorde registado no mais recente teste “é a demonstração mais clara do potencial da fusão nuclear para fornecer energia de baixas emissões de carbono, segura e sustentável”, assinalando que “os resultados estão completamente alinhados com as previsões”.

A fusão “permite gerar quase quatro milhões de vezes mais energia do que a que é consumida em carvão, petróleo ou gás”, com “combustível abundante e sustentável” e com “baixas emissões” poluentes.

Para o coordenador do programa do consórcio EUROfusion, Tony Donné, citado em comunicado, está-se “no caminho certo para um futuro movido a energia de fusão”.

“Se conseguimos manter a fusão por cinco segundos, podemos vir a fazê-lo por cinco minutos e depois por cinco horas, à medida que ampliamos a escala da nossa operação em máquinas futuras”, afirmou.

Numa experiência anterior, em 1997, a energia de fusão nuclear alcançada tinha sido de 21,7 megajoules, menos de metade da atingida em finais de 2021. A “potência de pico” de 16 megawatts atingida brevemente em 1997 “não foi ultrapassada nas experiências mais recentes, pois o foco tem sido obter energia de fusão de um modo sustentado”, ressalva a mesma nota.

Além de ter estado neste teste, a equipa portuguesa do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, do Técnico, participa na construção do ITER no desenvolvimento de sistemas de deteção que permitem “determinar alguns parâmetros do plasma no interior do dispositivo”, como densidade e temperatura, e no desenvolvimento de sistemas de controlo do dispositivo e aquisição dos dados que serão posteriormente analisados pelos investigadores para melhorarem a compreensão deste tipo de reator”, disse à Lusa o presidente do instituto, Bruno Soares Gonçalves.

A experiência cujo resultado foi agora anunciado aconteceu em finais do ano passado e faz parte de uma campanha de ensaios promovida pelo consórcio europeu EUROfusion e que, segundo Bruno Soares Gonçalves, “ajuda a preparar o ITER” com dados “bastante consistentes”.

O EUROfusion explica que a fusão nuclear, “o processo que alimenta estrelas como o Sol, representa uma fonte de eletricidade limpa, quase ilimitada e de longo prazo, usando pequenas quantidades de combustível que podem ser obtidas por todo o globo a partir de materiais baratos”.

O processo de fusão (o oposto da fissão de átomos pesados em que assenta a energia nuclear atual) “consiste em juntar átomos de elementos leves, como o hidrogénio, a altas temperaturas, formando hélio e libertando uma enorme quantidade de energia na forma de calor”, acrescenta a nota, ressalvando que “a fusão é inerentemente segura, uma vez que não pode dar origem a um processo de produção descontrolado”.

O dispositivo JET de Oxford, que “pode atingir condições semelhantes” às do reator experimental ITER e às das futuras centrais de fusão, é à data o único do género a trabalhar no mundo “onde se consegue usar a mesma mistura de combustível deutério-trítio” planeada para máquinas mais sofisticadas e potentes.

No JET são gerados plasmas (estados da matéria obtidos mediante a ionização quase completa de um gás a temperaturas muitíssimo elevadas) capazes de atingir temperaturas de 150 milhões de graus Celsius, “dez vezes mais quentes que o centro do Sol”.

Nos plasmas ocorrem então as reações de fusão. Numa central comercial de fusão nuclear, a energia produzida pelas reações de fusão é usada para gerar eletricidade.

(Notícia atualizada às 14h45 com declarações dos investigadores portugueses que participam no projeto)