A fusão nuclear voltou ao centro das atenções graças aos recentes avanços científicos e ao investimento privado. No entanto, o entusiasmo por esta potencial fonte de energia limpa deve lidar com um desafio crucial : a produção de combustível de fusão nuclear, sob a forma de um isótopo muito raro de hidrogénio.
A fusão envolve o uso de dois isótopos raros de hidrogênio: o deutério, que possui um nêutron e um próton, e o trítio, que possui dois nêutrons e um próton. Se o deutério, embora raro (0,015% do total), está presente na água normal, mas o trítio é realmente muito raro, com um átomo em cada dez elevado ao décimo oitavo… Em suma, não existe nenhum.
O trítio também é normalmente obtido em reatores de fissão de água pesada. Um dia, quando os reatores de fusão estiverem operacionais, isso poderá ser alcançado através da interação de nêutrons com lítio. Este processo requer um equilíbrio cuidadoso entre a produção de energia e a produção de trítio, com o objetivo de atingir uma taxa de reprodução de trítio superior a um.
A abundância natural de lítio-6, o isótopo mais eficaz na produção de trítio, é limitada. Para garantir uma produção suficiente, o lítio poderá necessitar de ser enriquecido, um processo complexo e dispendioso. A quantidade de lítio necessária depende do projeto do reator, mas deve ser suficiente para garantir a interação ideal de nêutrons para a produção de trítio.
Calcula-se que se o ITER; o reactor experimental europeu, se activado, utilizaria todas as reservas mundiais de trítio. Portanto, há um problema de combustível para o processo de fusão.
Produzir trítio? Possível, mas com fenômenos de fusão
A equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Wang Haixia do Instituto Hefei de Ciências Físicas da Academia Chinesa de Ciências revelou a descoberta de um fenômeno de liberação de trítio por meio de um enriquecedor de titanato de lítio irradiado com nêutrons (Li2TiO3).
O comportamento de reprodução e liberação de trítio dos reprodutores sólidos é fundamental para o projeto de mantas sólidas em reatores de fusão. No entanto, a maioria dos estudos de irradiação reprodutora utiliza nêutrons de fissão, fontes de íons ou fontes gama, deixando uma lacuna no conhecimento sobre a irradiação de nêutrons de fusão a 14 MeV. Portanto, experimentos foram realizados em Li2TiO3 usando uma fonte de nêutrons de fusão para estudar a influência de nêutrons de alta energia na produção de trítio e no desempenho de liberação em reprodutores sólidos.
Neste estudo, um sistema especializado de entrega de trítio foi desenvolvido para medir e coletar trítio após irradiação de nêutrons de fusão. Este sistema, com uma eficiência de recolha próxima dos 100%, incorpora borbulhadores de recolha de trítio, tecnologia de substituição automática e oxidação catalítica. Ao minimizar a perda de trítio e monitorar a liberação de água trítio (HTO) e gás trítio, o sistema permite estudar o comportamento da liberação de trítio sob diversas condições, como temperatura, umidade e taxas de aquecimento.
Curva de liberação de trítio de Li2TiO3 em várias temperaturas. Crédito: FU Xuewei
Os resultados experimentais mostraram que, à temperatura ambiente, uma quantidade limitada, mas visível, de trítio foi liberada das amostras de Li2TiO3 irradiadas com nêutrons de fusão, indicando o comportamento de autocura dos defeitos. À medida que a temperatura das amostras aumentou, o Li2TiO3 apresentou um pico de liberação de trítio, liberando predominantemente HTO.
Além disso, fatores como umidade no gás depurador, diferentes métodos de medição de trítio e taxas de aquecimento influenciaram significativamente o comportamento da liberação de trítio.
“Nossos resultados fornecem novos insights para a compreensão da influência da irradiação de nêutrons de fusão no mecanismo de liberação de trítio”, disse o Prof.
Permanece sempre o problema do fornecimento destes nêutrons que podem vir da fissão (portanto com o uso de materiais como o urânio) ou da fusão, neste caso porém com processos energeticamente muito caros, ou seria interessante experimentar com baixo instrumentos de baixo custo, mas, por enquanto, com baixa emissão de nêutrons, como os neutristores .
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