Energia de fusão O Sol e o seu gémeo

Era uma vez…

... uma estrela chamada Sol que tinha muita energia. Sol acordava todos os dias e trabalhava arduamente para que cada um dos seus colegas da empresa "Sistema Solar", onde trabalhavam, pudessem continuar o seu trabalho nas respetivas linhas de produção. Sol nunca se queixava e dava sempre o seu melhor. Além disso, raramente pedia algo em troca, mas um dia estava mais cansado do que o habitual e contou o facto à sua colega Terra, muito azul, aguada e predisposta.

Sol disse: "Terra, estou a trabalhar há mais de 4,6 mil milhões de anos sem descanso e sem me queixar, mas acho que preciso de ajuda ou que alguém me possa dar um alívio. Começo a sentir-me cansado, sinto-me como se estivesse a meio da minha vida...".

E a Terra, animada, mas inquieta, respondeu: "Sol, não te preocupes, é normal ter este tipo de crise existencial. Estás a trabalhar há muito tempo, mas vou falar com a minha equipa e tenho a certeza que vamos encontrar uma solução para ti".

Sol agradeceu-lhe com um sorriso, e foi assim que uma equipa de humanos, liderada pela Terra, decidiu que tínhamos de procurar um apoio, um gémeo solar para dar algum "ar" (hidrogénio, se possível) à nossa estrela-guia.

A primeira necessidade era saber como é que o Sol gera esta energia

Então, o que é que fazemos?

La Terra, recentemente certificada como Scrum Master, e fazendo uso desta metodologia ágil que tinha aprendido, reuniu toda a sua equipa numa sala e apresentou-lhes o problema. Depois, olhando-os nos olhos, um a um, perguntou-lhes: "Então, o que é que fazemos?”. Toda a equipa olhou uns para os outros, cada um deles apresentou uma série de questões, dúvidas e opções e, com isso, definiram uma estratégia. Este é o resumo do seu trabalho...

Como é que o Sol funciona?

A primeira dúvida, e, portanto, a necessidade, era saber como funcionava essa estrela chamada Sol, saber o que fazia para gerar a energia que mantinha todos vivos no planeta Terra. De facto, considerada uma fonte potencial de energia segura, não emissora de carbono e praticamente ilimitada.

A surpresa foi grande quando descobriram que se tratava de uma reação de fusão (nuclear). "Como assim?!" foi a primeira coisa que a equipa disse ao descobridor deste acontecimento no início do século XX. O que acontece no interior do Sol e de outras estrelas (Figura 1), é que dois "irmãos" (ou isótopos) de hidrogénio (Deutério e Trítio) quando se encontram, digamos que "colidem" (amam-se muito mas não conseguem ficar juntos durante muito tempo) e como resultado, é gerada muita energia (E) - fogo de artifício - e um primo próximo chamado Hélio (especificamente, um muito estável e silencioso, o isótopo Hélio -4) apazigua a situação.

Figura 1. Reação de fusão (elaboração própria).

Quais são os passos para fazer um gémeo solar?

Para começar, é importante saber em que condições se podem juntar os irmãos Deutério (D) e Trítio (T) sem que nenhum familiar próximo, amigo ou parente sofra as consequências de uma relação tão intensa. A equipa identificou três aspetos fundamentais que devem ser cumpridos para juntar alguns Ds e Ts num laboratório:

• Temperatura muito elevada: da ordem dos 150 milhões de graus Celsius - "ligeiramente" superior à temperatura da febre humana.
• Densidade suficiente de partículas de plasma (estado da matéria onde se dá a reação de fusão, que não é sólido, nem líquido, nem gasoso): para aumentar a probabilidade de "colisões" fraternas.
• Tempo de confinamento suficiente: para reter o plasma de modo a que D e T não sigam caminhos diferentes antes que o primo Hélio tenha tempo de se aproximar.

A relação entre o Deutério e o Trítio gera muita energia, pelo que a relação deve estar num espaço grande e resistente

Obviamente, a primeira coisa que a equipa responsável pela realização deste gémeo solar pensou foi que, se queriam reunir muitos Ds e Ts num pequeno espaço, seria necessário um grande trabalho prévio de negociação, de conhecimento e de criação de alianças com todos aqueles que tornariam possível esta intensa mas tão esperada reunião familiar. Assim, os aspetos chave identificados em que certos super-heróis (ITER, IFMIF-DONES e DEMO) deveriam trabalhar são:

• Grande espaço capaz de suportar tal intensidade de relação: a passagem da relação de alguns Ds e Ts (à escala do laboratório) para um grande bando destes irmãos (à escala industrial). É aqui que o ITER assume a liderança.
• Estrutura e materiais resistentes ao ímpeto deste negócio de afetos: como dissemos, a relação destes irmãos gera muita energia e, por isso, toda a estrutura e materiais do edifício que acolhe esta festa têm de ter a resistência e robustez necessárias, entre outras questões que os especialistas melhor conhecem. O IFMIF-DONES é responsável por tornar isto possível.
• Teste real controlado de uma relação madura entre irmãos: Por fim, há que provar que este bando de Ds e Ts é capaz de se juntar de forma massiva e civilizada. Para isso, a DEMO encarregar-se-á de verificar o bom estado da relação.

O passo seguinte parece simples, não é? Pelo menos é o que a Terra deve ter pensado, porque depois de ver e analisar tudo isto, disse à sua equipa: "Vamos a isso, quero o gémeo do Sol o quanto antes!”.

Quando é que vamos ter esse gémeo solar?

Felizmente, a Terra escutou atentamente a equipa e compreendeu que a obtenção desse gémeo não era assim tão simples e rápida. No entanto, como acredita firmemente na máxima de que "uma imagem vale mais do que mil palavras" e para encorajar o Sol a compreender os passos necessários para obter o seu gémeo, fez o seguinte diagrama (Figura 2). Desta forma, a Terra conseguiu explicar ao Sol a missão de cada um dos super-heróis ITER, IFMIF-DONES e DEMO:

Prevê-se que a primeira fase esteja operacional, pelo menos, em 2050

• ITER: atualmente responsável pela realização da transição experimental das atuais instalações de fusão para as centrais de fusão do futuro.
• IFMIF-DONES: criará uma instalação que gera uma fonte de neutrões (simulando a energia gerada em grande escala quando ocorre uma reação de fusão) para estudar e licenciar materiais para futuros reatores de fusão. A sua entrada em funcionamento está prevista para 2030.
• DEMO: graças ao trabalho e à investigação dos super-heróis acima referidos, a DEMO conseguirá ter uma central de DEMOstração onde será produzida eletricidade através de reações de fusão, passando da escala laboratorial apoiada pela ciência para uma solução em grande escala apoiada pela indústria e pela tecnologia. Prevê-se que a primeira fase, pelo menos, esteja operacional em 2050

Figura 2. Principais pilares (super-heróis) do Roteiro Europeu para a produção de eletricidade baseada em fusão (Elaboração própria).

Quando a explicação terminou, Terra olhou para Sol preocupada com o que ele poderia dizer. No entanto, Sol, com um rosto radiante (ainda mais, sim), comentou: "Acho que posso esperar um par de décadas sem qualquer problema, tendo em conta que isso não representa sequer 1% da minha vida total, para poder ter o meu próprio gémeo". E foi assim que Terra e toda a sua equipa, respirando com calma, puderam pôr em prática o seu plano e...

Vitória, vitória… ainda não se acabou a história

E cada super-herói tem ainda muitas batalhas a travar. O IFMIF-DONES, por exemplo, está atualmente a travar a batalha NEURON-DONES  , com empresas como a IZERTIS, onde investiga tecnologias como a Inteligência Artificial e a computação quântica para a Gestão Inteligente das Operações na instalação homónima IFMIF-DONES ou DONES.

E é assim que o Sol viverá feliz para sempre, ou pelo menos mais alguns milhares de milhões de anos.