O que é fusão nuclear?

Dá-se o nome de fusão nuclear ao processo de combinação de dois núcleos atômicos para a formação de um terceiro elemento mais pesado. No momento da formação do novo elemento, há liberação de energia.

• Ocorrência da fusão nuclear

As fusões nucleares não ocorrem naturalmente aqui na Terra. Para chocar dois elementos iguais e originar uma fusão, é necessária uma enorme quantidade de energia para vencer a força de repulsão eletrostática entre os elementos. Essa força de repulsão recebe o nome de barreira de Coulomb. Em muitas estrelas no universo, como o Sol, esse processo ocorre naturalmente. A luz e o calor provenientes da estrela resultam da fusão de átomos de hidrogênio, o que produz átomos de Hélio e energia (luz + calor).

A massa do átomo de Hélio é de fato maior que a soma das massas dos hidrogênios que o formam, mas não é exatamente o dobro. A conta não bate porque certa quantidade de matéria no momento da fusão é convertida em energia. Essa transformação foi prevista pelo físico Albert Einstein em sua famosa equação E = m.c².

O processo de fusão nuclear pode ser reproduzido em laboratório, mas ainda não de forma a gerar uma quantidade de energia considerável.

• Reatores de fusão nuclear

Qualquer sistema físico em que se possa controlar uma fusão nuclear é chamado de reator de fusão nuclear ou reator termonuclear. A energia (limpa) gerada nesses reatores pode ser convertida em energia elétrica e abastecer milhões de pessoas de forma infinitamente mais eficaz do que os métodos utilizados hoje em dia, mas essa ainda é uma realidade distante em virtude das dificuldades para gerar as fusões.

O reator funciona basicamente da mesma forma que o Sol, colidindo átomos de hidrogênio e gerando átomos de hélio. A dificuldade está em gerar energia suficiente para que a barreira de Coulomb seja vencida e a fusão ocorra. Para isso, as temperaturas a que se deve elevar o sistema podem ultrapassar 99 milhões °C!

Em outubro de 2015, o reator Wendelstein 7-X (W7-X) ficou pronto após quase duas décadas de construção. Esse reator está na cidade de Greifswald, na Alemanha, e é uma esperança para a produção de energia a partir da fusão nuclear.

• Curiosidades

A primeira reação termonuclear ocorreu em novembro de 1952, nos Estados unidos. Nessa ocasião uma bomba de hidrogênio (bomba nuclear baseada na fusão de hidrogênio) liberou uma energia equivalente a 10 milhões de toneladas de TNT. A imagem abaixo mostra a onda de choque produzida por essa bomba, que ficou conhecida como “bomba-czar”.

Em 1961, o governo soviético, durante um evento-teste, acionou uma bomba de hidrogênio com poder de 50 milhões de toneladas de TNT, 3 mil vezes mais potente que as bombas de fissão nuclear que atingiram Hiroshima em 1945.

Por Joab Silas
Graduado em Física