Energia De Fusao

ENERGIA DE FUSAO

A fusão é o processo que se da no núcleo do nosso Sol. O que vemos como luz e sensação de calor é o resultado de uma reação de fusão.

PRODUÇAO DE ENERGIA NO SOL

Os átomos de hidrogénio estão em constante estado de agitação colidindo a velocidades muito grandes. A repulsão eletrostática natural que existe entre as cargas positivas dos seus núcleos é superada ocorrendo fusão dos átomos. A fusão de dois átomos de hidrogénio produz um elemento mais pesado, o hélio.

A massa do átomo de hélio resultante não é a soma exata dos dois átomos iniciais devido a perda de massa e á absorção de grandes quantidades de energia. Podemos analisar este feito com o estudo da fórmula de Einstein E=mc² que nos diz que a perda de massa (m) multiplicada pelo quadrado da velocidade da luz (c²) resulta num número muito grande (E) que é a quantidade de energia criada através da reação de fusão.

Sendo assim, a cada segundo o Sol gera cerca de seiscentos milhões de toneladas de hidrogénio em hélio libertando uma enorme quantidade de energia.

ENERGIA DE FUSAO DA TERRA

A ciência do seculo XX identificou a reação de fusão como a mais eficiente na reprodução em laboratório.

Para que esta reação ocorra é necessário a reação entre dois isótopos de hidrogénio o deutério (D) e o trítio (T).

A reação de fusão entre o deutério e o trítio produz uma maior quantidade de energia. Isto requer, no entanto, temperaturas bastante elevadas rondando os 150000000℃.

A estas temperaturas extremas, os eletrões são separados a partir do núcleo havendo formação de um plasma a partir de um gás, plasma esse que é constituído por um gás quente carregado eletricamente. Numa estrela como num dispositivo de fusão o plasma fornece o ambiente necessário para que os elementos levem possam se fundir e produzir energia.

No ITER, a reação de fusão será alcançada num dispositivo chamada TOKAMAK que utiliza campos magnéticos para conter e controlar o plasma quente. A fusão entre o deutério e o trítio vai produzir um núcleo de hélio, um neutrão e energia. O núcleo de hélio transporta uma carga elétrica que vai responder aos campos magnéticos do TOKAMAK permanecendo no interior do plasma. No entanto oitenta por cento da energia é formada fora do plasma no neutrão que não tem cargas elétricas portanto é afetado pelos campos magnéticos. O neutrão será absorvido pelas paredes circundantes do reator do TOKAMAK transferindo a sua energia sobre a forma de calor. Este calor ira ser disperso através de torres de refrigeração. No demo protótipo de fusão e em futuras instalações industriais de fusão o calor será usado para produzir vapor e por meio de turbinas e alteradores vira a ser produzida eletricidade.

DINAMIZAR A REACÇAO DE FUSAO

Embora diferentes isótopos de elementos leves possam ser emparelhados para conseguir fusão, a reação de deutério e trítio foi identificada como sendo a mais eficiente para dispositivos de fusão. Sendo esta reação, deutério e trítio, a usada pelo ITER.

O deutério pode ser destilado a partir de todas as formas de água. É um recuso amplamente disponível, inofensivo e praticamente inesgotável. Em cada litro de água do mar existem 33 miligramas de deutério sendo rotariamente produzido para aplicações científicas e industriais.

O trítio é um radioelemento rápido decadente do hidrogénio que existe apenas em quantidades vestigiais na natureza. Pode ser produzido durante a reação de fusão através do contacto com o lítio, no entanto, o trítio é produzido quando o neutrão escapa i interage com o plasma do lítio contido nas paredes de cobertura do TOKAMAK. O inventário global de trítio é atualmente em torno dos 20 quilos contando assim com o ITER na fase operacional. O conceito de formação de trítio na reação de fusão é um passo importante para as necessidades futuras de uma indústria de energia em larga escala.

MODULOS DE COBERTURA

Na reação de fusão de deutério e trítio, neutrões de alta energia são libertados juntamente com átomos de hélio. Estas partículas eletricamente neutras escapam ao plasma contido dentro dos campos magnéticos do TOKAMAK e são absorvidas pelos módulos cobertores das paredes envolventes. Estes módulos contem lítio acontecendo aqui uma reação, ou seja os neutrões são absorvidos pelos átomos de lítio que formam o trítio e este por sua vez o hélio. O trítio pode ser removido dos módulos cobertores e reciclados para o plasma como combustível.

Dentro da reação de fusão o trítio pode ser produzido indefinidamente uma vez que a reação de fusão é estabelecida no TOKAMAK. O deutério e o lítio são os combustíveis externos necessários para sustentar a produção de Hélio.

O deutério pode ser fornecido pela indústria enquanto o lítio é abundante na crosta terrestre o que nos leva a pensar se a energia de fusão for usada para produção de eletricidade em todo o mundo já eram conhecidas reservas destes dois elementos para pelo menos mil anos.

Para que esta forma de produção de energia seja sustentável o ITER ira estudar uma forma de produzir trítio em grande escala através do conceito de autossustentação para que sejam produzidas grandes quantidades de energia

PEQUENAS QUANTIDADES DE COMBUSTIVEL

Algumas das principais características da fusão torna-se uma opção atraente como parte dum mix de energia do futuro. Combustíveis de fusão estão abundantemente disponíveis e inerentemente seguros. Apenas quantidades de deutério e trítio são necessárias para alimentar a reação de fusão pois apenas alguns gramas estão presentes no plasma.

Na verdade uma reação de fusão é cerca de quatro milhões de vezes mais energética do que uma reação química. Enquanto uma indústria normal precisa de 2,7 milhões de toneladas de carvão por ano uma indústria de fusão prevista para a segunda metade deste seculo requer duzentos e cinquenta quilos de combustível por ano.

Alem disso a fusão não emite poluentes nem gases que causam o efeito