Como a máquina Z de Sandia gera calor mais quente que uma estrela para gerar energia de fusão
Tenho que assistir duas vezes. Talvez cerca de 3 vezes. O que exatamente é essa bagunça de cabos? Embora pareça um feixe de fios, a estrutura é enorme, mais ou menos do tamanho de uma academia. Em um laboratório no Novo México, o dispositivo funciona como uma máquina infernal. A temperatura é superior a 2 bilhões de graus. Este é definitivamente um calor de classe mundial. Até o núcleo do Sol, a estrela mais quente que conhecemos, emite apenas cerca de 16 milhões de graus de calor. A Máquina Z vai muito além.
Os Laboratórios Nacionais Sandia não construíram a máquina Z para quebrar os recordes mundiais do Guinness. Os objetivos são realistas. Os investigadores estão a testar se este dispositivo experimental poderá ser útil para a produção de eletricidade no futuro. Eles estão buscando a fusão nuclear.
Para conseguir isso, eles direcionaram uma corrente elétrica de 20 milhões de amperes através do fio e a direcionaram para as partículas de plasma. Essas partículas são eletricamente carregadas e menores que os átomos. Por uma fração de segundo, a corrente que passa por ele corresponde à produção de 10 mil geradores de usinas de energia. Cada gerador pode acender 500 mil lâmpadas. A densidade de energia é incrível.
Quando um grande número de elétrons acelerados colide com o plasma, as partículas são esmagadas até ficarem do tamanho da ponta de um lápis. O espaço torna-se tão pequeno que as partículas não conseguem se mover livremente. Eles liberam sua energia na forma de calor. A compressão cria um estado de plasma onde os átomos são despojados de seus elétrons. Este estado permite a liberação de imensa energia térmica.
Os próprios pesquisadores ficaram surpresos com a temperatura atingida. A conta de luz deste laboratório poderia levar os pais à falência se eles tivessem que pagar as contas. Mas num trilionésimo de segundo, o experimento produziu quatro vezes mais energia do que os cientistas inicialmente investiram nele.
“Em um trilionésimo de segundo, este experimento produziu quatro vezes mais energia do que os cientistas usaram originalmente.”
Este aumento de energia é um marco importante. Mostre que a máquina Z pode criar as condições necessárias para a fusão. A fusão nuclear é o processo que alimenta as estrelas. Núcleos atômicos mais leves se combinam para formar núcleos atômicos mais pesados. Este processo libera uma grande quantidade de energia. Não produz resíduos radioativos de longa duração. Oferece uma fonte de energia limpa e quase ilimitada.
A Máquina Z usa uma técnica chamada Z-pinch. Ele comprime o plasma usando campos magnéticos. A pressão magnética força o plasma para dentro. Esta compressão interna aumenta a densidade e a temperatura. O objetivo é conseguir a ignição. Ignição significa que a reação de fusão pode ser sustentada sem intervenção externa. A Máquina Z chegou perto. Isso mostra que a física de alta densidade de energia é possível.
As implicações para a produção de energia são profundas. Se os investigadores conseguirem replicar consistentemente este resultado, isso poderá abrir novas formas de gerar eletricidade. A tecnologia atual requer enormes quantidades de eletricidade. A própria máquina Z também consome energia considerável. Mas o aumento da energia líquida mostra que a física funciona. O desafio da engenharia permanece. Ampliar isso para uma usina comercial é difícil. Os materiais devem resistir ao calor extremo. Os ímãs devem suportar correntes imensas.
A surpresa da produção de energia destaca o quanto ainda temos que aprender sobre o plasma. Achávamos que conhecíamos os limites. estávamos errados. O plasma se comportou melhor do que o esperado. Eles se unem por tempo suficiente para liberar mais energia do que gastam. É mais do que apenas um número. Esta é uma prova de conceito.
