Como marteladas sincronizadas podem gerar fusão nuclear

Nosso futuro energético depende da fusão nuclear, diz Michel Laberge. O físico de plasma gerencia uma pequena empresa com uma grande ideia para um novo tipo de reator nuclear que poderia produzir energia limpa e barata. Sua receita secreta? Alta velocidade, temperatura escaldante e pressão esmagadora. Nesta palestra cheia de esperança, ele explica como a fusão nuclear pode estar ali além da curva.

Uau, está bem claro.

Deve consumir muita energia.

Bem, trazer vocês aqui de avião

também deve ter custado
um pouco de energia.

Então o planeta todo precisa
de bastante energia,

e até agora usamos principalmente
combustível fóssil.

Queimamos gás.

Tem sido bom.

Trouxe-nos aonde estamos,
mas precisamos parar.

Não podemos mais fazer isso.

Estamos testando
tipos diferentes de energia,

energia alternativa,

mas parece que é bem difícil
encontrar alguma coisa

que seja tão conveniente e tão barato

quanto petróleo, gás e carvão.

Minha favorita é a energia nuclear.

Bem, é muito densa energeticamente,

produz energia estável e confiável,

E não produz CO2.

Agora conhecemos dois jeitos

de produzir energia nuclear: fissão e fusão.

Na fissão, pegamos um grande núcleo,

dividimos em dois pedaços,

e ele produz muita energia,

e é assim que o reator
nuclear funciona hoje.

Funciona muito bem.

E há também a fusão.

Eu gosto da fusão. A fusão é bem melhor.

Pegamos dois núcleos pequenos,

nós os unimos e fazemos hélio,

e é bem legal.

Produz muita energia.

É assim que a natureza produz energia.

O Sol e todas as estrelas no universo

funcionam com fusão.

Uma usina de fusão

seria, na verdade, muito econômica

e também seria bastante segura.

Só produz resíduos radioativos
de curto prazo,

e não derrete.

E o combustível
para a fusão vem do oceano.

No oceano, dá para extrair o combustível

por cerca de um milésimo de centavo

por quilowatt-hora,
isso é muito, muito barato.

E se o planeta todo funcionasse à fusão,

poderíamos extrair
o combustível do oceano.

funcionaria por bilhões de anos.

Bom, se a fusão é tão incrível,
por que não a usamos?

Onde está ela?

Bem, sempre há um porém.

É dificílimo fazer a fusão.

Então, o problema é que
aqueles dois núcleos

têm carga positiva,

e não querem se fundir.

Eles vão para cá, vão para lá.

Para fundi-los, jogamos
um contra o outro muito rápido,

e se tiverem velocidade suficiente,

eles vencem a repulsão,

vão se tocar e vão criar energia.

A velocidade da partícula

é uma medida da temperatura.

A temperatura necessária para a fusão

é 150 bilhões de graus Celsius.

É bem quente,

e é por isso que a fusão
é tão difícil de fazer.

Bem, eu fiquei vidrado pela fusão

durante meu Ph.D. aqui
na University of British Columbia,

e depois consegui um bom emprego
num lugar de impressão a laser

em uma indústria de impressão.

Trabalhei lá por 10 anos,

e eu fiquei um pouco entediado,

e fiz 40 anos, e tive
uma crise da meia-idade,

sabem, aquela coisa:

"Quem sou eu? O que eu deveria fazer?

O que eu deveria fazer?
O que eu posso fazer?"

E eu avaliava meu trabalho:

o que eu fazia era cortar as florestas

por aqui em B.C.

e soterrava vocês, todos vocês,

em milhões de panfletos inúteis.

Não era muito gratificante.

Algumas pessoas compram um Porsche.

Outras arranjam uma esposa.

Mas eu decidi fazer minha parte

para resolver o aquecimento global
e tornar a fusão uma realidade.

E a primeira coisa que eu fiz

foi buscar na literatura e entender:

como funciona a fusão?

Os cientistas vêm trabalhando
na fusão há algum tempo,

e um dos jeitos de fazerem isso

é com algo chamado tokamak.

É um anel enorme de bobinas magnéticas,

bobinas supercondutoras,

e produz um campo magnético

num anel como este,

e o gás quente no centro,

que se chama plasma, fica preso.

as partículas dão várias voltas

no círculo na parede.

Introduzem muito calor lá

até a temperatura de fusão.

Este é o interior de uma dessas roscas,

e do lado direito dá para ver
o plasma da fusão ali.

E um segundo jeito de fazer isso

é usando fusão a laser.

Na fusão a laser, há uma bolinha
como a de pingue-pongue,

colocamos o combustível
da fusão no centro,

e jogamos vários lasers nele.

Os lasers são muito potentes e destroem

a bolinha de pingue-pongue, muito rápido.

E se apertarmos suficientemente forte,

ele fica mais quente,

e fica muito rápido.

Fazemos isso em um
bilionésimo de segundo,

e produz energia e calor suficientes

para produzir a fusão.

Este é o interior de uma dessas máquinas.

Dá para ver o raio laser
e a bolinha no centro.

Muitas pessoas pensam
que a fusão não vai dar em nada.

Sempre pensam que os físicos
ficam trabalhando no laboratório,

mas nada acontece.

Não é bem assim.

Esta é uma curva do ganho na fusão

durante os últimos 30 anos,

e podemos ver que agora fazemos

cerca de 10 mil vezes
mais fusão do que antes

quando começamos.

É um ganho ótimo.

Na verdade, é tão rápido

quanto a lendária Lei de Moore

que definia a quantidade de transistores

que cabem em um chip.

Esse ponto aqui se chama JET,

o Toro Comum Europeu.

É uma rosca tokamak gigante na Europa.

Essa máquina, em 1997,

produziu 16 megawatts de energia
por meio da fusão

e consumiu 17 megawatts de calor.

Talvez digam que não serve para nada,

mas, na verdade, está bem perto,
considerando que conseguimos

cerca de 10 mil vezes mais
do que no começo.

O segundo ponto aqui é o NIF,

a Instalação de Ignição Nacional.

É uma máquina de laser gigante nos EUA,

e, no mês passado, eles anunciaram
com bastante repercussão

que conseguiram criar mais energia

a partir da fusão

do que a energia que forneceram
no centro da bola de pingue-pongue.

Bem, isso não é bom o bastante,

porque o laser consumiu
uma quantidade de energia maior

do que a obtida pela fusão.

Mas foi muito bom.

Este é o ITER,

pronunciado em francês: itérr.

É uma grande colaboração de vários países

que estão construindo uma rosca
gigante no sul da França,

e essa máquina, quando estiver pronta,

vai produzir 500 megawatts
de energia por fusão,

consumindo apenas
50 megawatts para funcionar.

Então este é para valer. Vai funcionar.

É esse tipo de máquina que produz energia.

Se olharem para o gráfico,

vão notar que há dois pontos
um pouco à direita da curva.

Nós nos desviamos um pouco
do que foi planejado.

Na verdade, a ciência
para fazer essas máquinas

estava pronta, dentro do prazo,

para produzir fusão durante a curva.

Entretanto, houve um pouco
de política no meio,

e não havia a vontade para fazê-la,

e ela acabou indo para a direita.

O ITER, por exemplo,
poderia ter sido construído

em 2000 ou em 2005,

mas por ser uma grande
colaboração internacional,

os políticos se meteram
e atrasaram-no um pouco.

Eles demoraram cerca de três anos
para decidir onde colocá-lo.

A fusão muitas vezes é criticada

por ser um pouco cara demais.

Sim, custou mesmo

um bilhão ou dois bilhões
de dólares por ano

para fazer esse progresso.

Mas temos que comparar com o custo

de fazer a Lei de Moore,

que custa muito mais do que isso.

O resultado da Lei de Moore

é esse celular aqui no meu bolso.

O celular e a Internet por trás dele

custam cerca de um trilhão de dólares,

só para que eu possa tirar uma selfie

e colocar no Facebook.

E quando meu pai vir isso,

ele vai ficar muito orgulhoso.

Também gastamos cerca
de 650 bilhões de dólares por ano

em subsídios para petróleo e gás

e energia renovável.

Gastamos meio porcento disso com fusão.

Então, eu, pessoalmente,
não acho que seja tão caro.

Acho que há uma injustiça,

considerando que pode resolver
todos os problemas energéticos,

de maneira limpa,
pelos próximos bilhões de anos.

Posso dizer isso,
mas não sou muito imparcial,

porque eu abri uma empresa de fusão

e nem sequer tenho um perfil no Facebook.

Quando abri essa empresa de fusão em 2002,

eu sabia que não poderia
enfrentar os grandes caras.

Eles tinham muito mais recursos do que eu.

Então decidi que eu precisava
de uma solução

que fosse mais barata e mais rápida.

Fusão magnética e a laser

são máquinas muito boas.

São tecnologias incríveis,

máquinas maravilhosas, e mostraram

que a fusão pode ser feita.

Porém, como usinas,

não acho que sejam tão boas.

São grandes demais, complicadas demais,

caras demais,

e também não lidam muito bem

com a energia da fusão.

Quando fazemos fusão, a energia é liberada

na forma de nêutrons rápidos,
que escapam do plasma.

Esses nêutrons atingem
a parede da máquina.

E a danificam.

E também, precisamos aproveitar
o calor desses nêutrons

e gerar vapor para rodar uma turbina.

Nessas máquinas,

só se pensou nisso depois.

Então eu decidi que certamente
havia um melhor jeito de fazer.

Voltei à literatura,

e eu li sobre fusão em todo lugar.

Uma maneira me chamou
a atenção em particular,

e chama-se fusão de alvo magnetizado,

ou MTF, abreviado.

Na MTF, o que fazemos é

pegar um grande tonel

e despejar metal líquido.

Fazemos o metal líquido girar

para abrir um vórtex no centro,

semelhante ao que acontece na pia.

Se tirarmos a tampa da pia,
surge um vórtex.

Há também uns pistões movidos a pressão

situados no lado de fora,

e comprimem o metal líquido

em torno do plasma, e ele se comprime

e se aquece, como um laser,

e então faz a fusão.

É uma mistura entre a fusão magnetizada

e a fusão a laser.

E há algumas vantagens muito boas.

O metal líquido absorve todos os nêutrons

e nenhum atinge a parede;

portanto, não há danos para a máquina.

o metal líquido fica quente,

e podemos bombeá-lo
para um trocador de calor,

gerar vapor, girar uma turbina.

É um jeito bem conveniente de fazer
essa parte do processo.

E finalmente, toda a energia
para realizar a fusão

vem de pistões movidos a vapor,

que são muito mais baratos do que lasers

ou bobinas supercondutoras.

Isso era ótimo

a não ser pelo fato de que
não funcionou muito bem.

(Risos)

Sempre há um porém.

Quando comprimimos,

o plasma esfria

mais rápido que a compressão,

tentamos comprimi-lo,

mas o plasma esfriava, esfriava e esfriava

e não fez absolutamente nada.

Quando vi aquilo, eu disse:
"Bem, que pena,

porque é uma ideia muito boa.

Tomara que eu consiga melhorá-la".

Pensei por um minuto, e disse:
"Certo, como podemos melhorar?"

E eu pensei no impacto.

E se usássemos um grande martelo

e balançássemos e batêssemos
no prego assim,

em vez de colocar o martelo no prego

e empurrá-lo e apertá-lo?
Não funciona.

Então a ideia era

usar um impacto.

Nós aceleramos os pistões com vapor,

isso demora um pouco,

mas daí, "Bang!", batemos no pistão,

e, "Baff!", toda a energia
é criada instantaneamente,

vai para o líquido na hora,

e o plasma se comprime muito mais rápido.

Então eu decidi: "Cero, está bom,
vamos fazer assim."

Construímos esta máquina nesta garagem.

Fizemos uma máquina pequena
de onde conseguimos extrair

alguns nêutrons,

e esses são meus nêutrons de propaganda,

e com esses nêutrons de propaganda,

eu arrecadei
cerca de 50 milhões de dólares,

e contratei 65 pessoas.
Esta é minha equipe.

E é isso que queremos construir.

E vai ser uma máquina grande,

cerca de três metros de diâmetro,

chumbo líquido girando em torno,

um grande vórtex no centro,

põe-se o plasma em cima e em baixo,

o pistão bate no lado,

"Bang!", comprime, e produz energia,

e o nêutron vai sair no metal líquido,

entra na máquina a vapor e gira a turbina,

e um pouco do vapor volta
para disparar o pistão.

Vamos fazer isso cerca de
uma vez por segundo,

e vai produzir 100 megawatts
de eletricidade.

Certo, também construímos este injetor.

Este injetor cria o plasma para começar.

Cria o plasma mais ou menos

a uma temperatura morna
de três milhões de graus Celsius.

Infelizmente, não dura o suficiente,

então precisamos estender
a vida do plasma um pouquinho,

mas no mês passado melhorou muito.

Acho que agora temos o plasma comprimido.

E construímos uma pequena
esfera, deste tamanho,

14 pistões em torno,

e isso vai comprimir o líquido.

Entrentanto, é difícil comprimir plasma.

Quando se o comprime,

ele tende a ficar meio torto, deste jeito,

Precisamos que o pistão aja na hora certa,

e para isso usamos
vários sistemas de controle,

que não eram possíveis em 1970,

mas agora podemos fazê-los,

com novos componentes eletrônicos.

E, finalmente, muitas pessoas
acham que a fusão

está no futuro e nunca vai acontecer,

mas, na verdade,
a fusão está se aproximando.

Estamos quase lá.

Grandes laboratórios mostraram
que a fusão é factível,

e agora há pequenas empresas
pensando nisso,

e elas dizem que
não é que não dá para fazer,

mas sim como fazê-lo de forma eficiente.

A General Fusion é uma dessas
pequenas empresas,

e, se tudo der certo,
muito em breve, alguém

vai dar o pontapé inicial,

e talvez seja a General Fusion.

Muito obrigado.

(Aplausos)