Fusão nuclear: Tanque de combustível duplo melhora rendimento em 10 vezes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/10/2025

Micrografia da cápsula real (esquerda) e projeto da cápsula de invólucro duplo, mostrando o empurrador de metal interno, a camada de compactação, a almofada de espuma, a camada externa, a junta equatorial e o tubo de enchimento.
[Imagem: S. Palaniyappan et al. - 10.1063/5.0271552]

Combustível para fusão nuclear

Um dos maiores recordes já atingidos nas pesquisas de fusão nuclear envolve uma técnica conhecida como fusão por confinamento inercial, na qual feixes de laser de alta potência atingem simultaneamente uma cápsula contendo o combustível, chamada hohlraum, fazendo-a implodir com uma força suficiente para fazer os átomos do combustível se fundirem.

Não é difícil adivinhar que a cápsula é o elemento mais delicado do processo, já que ela precisa ser forte o suficiente para conter o combustível, mas também deve ser homogênea o suficiente para implodir de modo quase perfeito, algo que está longe de ser alcançado.

Sasi Palaniyappan e uma enorme equipe de pesquisadores da área, sediados no Laboratório Nacional Los Alamos, nos EUA, acreditam ter um projeto melhor para esses tanques de combustível, que devem conter o combustível de deutério-trício em estado líquido.

Ao contrário das cápsulas de invólucro único usadas até agora nos experimentos de ignição, eles projetaram uma cápsula com duas camadas aninhadas: Uma camada externa, que equaliza e dirige para dentro a energia vinda dos lasers, e uma camada interna de alta densidade, que comprime o combustível.

"Este projeto viabiliza o que os físicos chamam de 'queima em volume', na qual o combustível pode entrar em ignição e queimar de forma mais uniforme em todo o seu volume," disse Palaniyappan.

Perfil de densidade da implosão da cápsula comum (em cima) e com o novo revestimento de ouro de 300 nm (embaixo).
[Imagem: S. Palaniyappan et al. - 10.1063/5.0271552]

Geração de energia e fenômenos astrofísicos

Os experimentos iniciais deixaram a equipe entusiasmada: Com energias de laser de até 1,5 megajoule, as cápsulas produziram rendimentos de nêutrons quase 10 vezes maiores do que as tentativas iniciais. Os disparos não foram projetados para atingir a ignição da fusão nuclear, mas representam um avanço significativo na demonstração da estabilidade e da escalabilidade desta nova abordagem.

Um elemento fundamental veio do capricho na fabricação da cápsula: Ao adicionar uma fina camada de ouro na camada externa, a equipe conseguiu suprimir instabilidades que, de outra forma, interromperiam a implosão.

"Essa inovação de projeto foi responsável por grande parte do ganho de desempenho, e as melhorias futuras se concentrarão em aumentar a eficiência da transferência de energia entre os cascos e refinar ainda mais as técnicas de fabricação," disse Palaniyappan.

Como a camada interna é feita de metais de número atômico alto, como o molibdênio, as implosões permitirão estudar como elementos pesados se misturam com o deutério-trício, como a radiação é capturada e reemitida e como a energia cinética é dividida em pressões e temperaturas extremas. Essas são questões fundamentais na física da fusão, com implicações tanto para a geração de energia por fusão nuclear, quanto para a compreensão de fenômenos astrofísicos, como as supernovas.

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