HELIUM 3 – O FUTURO DA ENERGIA NUCLEAR- NA LUA!

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Hélio-3 e Fusão Nuclear

Todas as usinas nucleares usam uma reação nuclear para produzir calor. Isto é usado para transformar água em vapor que, em seguida, aciona uma turbina para produzir eletricidade.

Reatores atuais nucleares são de fissão nuclear em que núcleos de urânio fazem parte de divisão. Isso libera energia, mas também a radioatividade e combustível nuclear irradiado que é reprocessado em urânio, plutônio e dos resíduos radioativos que tem de ser armazenados em segurança, efetivamente por tempo indeterminado.

Por mais de 40 anos os cientistas têm trabalhado para criar energia nuclear a partir da fusão nuclear, em vez de fissão nuclear.  Em reatores de fusão nuclear atuais, os isótopos de hidrogênio : deutério e trítio são usados ​​como combustível, com a energia atômica liberada quando seus  núcleos se fundem  para criar hélio e um nêutron.

A fusão nuclear efetivamente faz uso da mesma fonte de energia que alimenta o Sol e outras estrelas, e não produz a radioatividade e os  resíduos nucleares, que é o subproduto da geração de energia de fissão nuclear atual.  No entanto, os assim-chamados nêutrons “rápidos” liberados por reatores de fusão nuclear alimentados por trítio e deutério levam a uma perda significativa de energia e são extremamente difíceis  de conter. Uma possível solução pode ser usar hélio-3 e deutério como  combustíveis  “não neutrônicos” (poder sem nêutrons) em  reatores de fusão.

A reação nuclear ocorre aqui quando o hélio-3 e deutério fusível cria hélio normal e um próton, que desperdiça menos energia e é mais fácil de conter.  Reatores de fusão nuclear usando hélio-3 poderia, portanto, fornecer uma forma altamente eficiente de energia nuclear com praticamente nenhum desperdício e nenhuma radiação.

Helium-3 na Lua 
 Um dos diversos problemas associados à utilização de hélio-3 para criar energia através da fusão nuclear é que, pelo menos na Terra, hélio-3 é muito, muito raro. Hélio-3 é produzido como um subproduto da manutenção de armas nucleares, que pode chegar a ter um fornecimento de cerca de 15 quilogramas por ano. Hélio-3 é, no entanto, emitida pelo sol no interior das suas ventos sol.
Mineração da Lua
possíveis minas em solo lunar
 Nossa atmosfera impede qualquer deste hélio-3 de chegar na Terra. No entanto, como ele não tem uma atmosfera, não há nada que impeça o hélio-3 que chega na superfície da Lua e ser absorvido pelo solo lunar.  Como resultado, estima-se que existam cerca de 1,1 milhões de toneladas métricas de hélio-3 na superfície da Lua até uma profundidade de alguns metros. Este hélio-3 poderia ser extraído pelo aquecimento da poeira lunar para cerca de 600 graus C, antes de trazê-lo de volta à Terra para alimentar uma nova geração de usinas de fusão nuclear.
Helium-3-Sun
Hélio-3 foi emitida pelo sol e absorvido pelo rochedo lunar por bilhões de anos

Conforme relatado  no  projeto Artemis  , cerca de 25 toneladas de hélio-3 – poderia fornecer energia para os Estados Unidos por um ano. Isto significa que o hélio-3 tem um valor econômico potencial da ordem de US $ 3 bilhões a tonelada – tornando-se a única coisa remota e economicamente viável  para considerar a mineração a partir da Lua, com determinadas tecnologias e  viagens espaciais  e provavelmente-quase-um- futuro .
Vários países como EUA, Rússia e China disputam essa ” mineração”.
Até agora, a China, com seu programa espacial, é a que está mais perto de concluir essa corrida..

O aquecimento global e a poluição atmosférica e marítima provocam consequências desastrosas para a Humanidade, constituem um enorme desafio civilizacional que só pode ser vencido com a emergência de novas formas de energia baseadas em novas tecnologias. Tudo o resto não passa de paliativos que nem sequer atrasam o processo de aquecimento em curso.

Tanto a energia eólica como a solar são caras, imprevisíveis e obrigam à duplicação da capacidade para suprir as necessidades em caso e falta de vento ou de sol.

As centrais nucleares são baseadas num outra tecnologia a da fissão nuclear, divisão do núcleo do uranio, que produz materiais radioativos que têm um potencial poluente de prolongado e mortal alcance. Em suma: perigosas e caras. Não uma alternativa viável em larga escala. Os países que as construíram, como a Alemanha, estão a encerrá-las.

A grande alternativa capaz de substituir as energias fosseis de forma segura, limpa e barata é a fusão nuclear do deutério e do hélio-3. Contudo para ter a escala necessária para substituir as energias fosseis são necessárias quantidades de hélio-3 que não existem no nosso planeta.

Felizmente TEM  o hélio-3 em grande quantidade na superfície lunar. Dada a relação entre o peso desta matéria-prima e o valor da energia produzida torna-se já hoje economicamente atrativo trazer o hélio-3 da Lua.

Está aberta uma nova corrida ao ouro. Desta vez não rumo ao extremo oeste americano, ao único satélite da Terra. Americanos, Chineses, Russos já declararam a intensão de preparar missões para trazer hélio-3 para a Terra.

A agência espacial europeia assinou diversos contratos com empresas privadas no sentido de estudar e explorar o rególito (a camada superficial da Lua) que cobre a rocha lunar.

A Índia lançou este mês a sua missão espacial Chandrayaan-2. Se esta, tal como está previsto, alunar no dia 7 de Setembro próximo a Índia tornar-se-á o quarto país a chegar à Lua depois dos americanos, russos e chineses.

Em um segundo, o Sol irradia para o espaço 1 milhão de vezes mais energia do que o que todos os 7,5 bilhões de seres humanos do planeta consomem a cada ano. E se houvesse um jeito de replicar esse processo natural tão eficiente aqui na Terra? Esse questionamento há décadas motiva os cientistas a domar a fusão nuclear — a poderosa reação que pulsa no coração das estrelas. Engarrafar sóis em miniatura e extrair a generosa energia que produzem garantiria um futuro brilhante de abundância para a humanidade.

Muitos especialistas estão convictos de que a fusão é a fonte prometida para salvar a espécie humana de uma catástrofe climática. Mas, definitivamente, o tempo não está a nosso favor. Somos terrivelmente dependentes da queima de petróleo, carvão mineral e gás natural para gerar energia. Estima-se que essas três fontes combinadas somem 80% da produção mundial. Combustíveis fósseis são os maiores emissores de gases do efeito estufa e, segundo a Agência Internacional de Energia (AIE), dois terços das emissões vêm do setor energético. Dominar a técnica da fusão nuclear seria a solução para esses problemas.

Faz todo sentido. Tal fonte de energia é abundante: fundir átomos controladamente libera 4 milhões de vezes mais energia que a queima de petróleo e quatro vezes mais que a fissão nuclear. Ela também é sustentável: seus reagentes estão disponíveis no mundo todo e são praticamente inesgotáveis. Para iniciar a fusão, são necessários apenas dois isótopos do hidrogênio — deutério e trítio. O deutério é praticamente infinito, uma vez que está presente na água do mar. Já o trítio precisa ser fabricado.

Mas a produção desse isótopo está atrelada ao próprio processo da fusão: é só garantir que os nêutrons emitidos reajam com o lítio. “Acho que uma bateria de lítio de um laptop e, talvez, uma garrafa de água forneceriam eletricidade para sua vida toda”, afirma Eva Belonohy, especialista de plasma no experimento de fusão JET, do Reino Unido. Reservas de lítio também são muito abundantes, disponíveis em terra firme e nos oceanos.

A fusão nuclear não emite dióxido de carbono (CO2), apenas hélio, e o gás nobre em estado inerte não é tóxico. Ao contrário do processo de fissão, não há produção de lixo nuclear nem riscos decorrentes da fabricação de armas atômicas. Em outras palavras, a fusão é segura: por ser um processo tão difícil de manter, caso algo dê errado, basta apertar um botão e o plasma resfria em segundos. Não existe risco de Chernobyls ou Fukushimas. Um grande negócio, não?

O processo
Só há um pequeno problema: a fusão nuclear (ainda) é inalcançável. Há muitas questões que precisam ser resolvidas em laboratório antes da tão esperada aplicação em usinas. Até agora, todas as máquinas fabricadas ficaram restritas a experimentos, e nenhum reator de verdade foi desenvolvido. “Eu tento usar a analogia da lenha molhada”, explica o físico Vinícius Duarte, sobre a dificuldade de disparar as reações.

É preciso começar com um fogo alto para fazer a madeira secar e garantir que a lenha possa ser incinerada. Depois, o fogo deslancha. “Parece com a fusão nuclear. É difícil engatilhar, mas após começar, vai embora”, compara Duarte, que é pesquisador do Laboratório de Física de Plasma da Universidade de Princeton (PPPL), em Nova Jersey, uma das instituições de pesquisa mais tradicionais dessa área no mundo.

A questão é que acender essa fogueira não é um trabalho simples — o plasma de deutério e trítio deve ser dez vezes mais quente que o núcleo do Sol. Em nossa estrela, a imensa gravidade facilita o processo, permitindo que isso ocorra a “apenas” 10 milhões de graus Celsius. Nas condições da Terra, tal temperatura precisa ser de 100 milhões de graus. No mínimo. Plasma é o quarto estado da matéria, com propriedades únicas, diferente de líquidos, sólidos e gases.

O poder dos átomos  (Foto: Design e ilustração: Mayra Martins)
Como funciona o processo de fusão nuclear (Foto: Design e ilustração: Mayra Martins)

Mais de 99% do Universo, como as estrelas e a matéria interestelar, é feito de plasma. Para contê-lo no dispositivo continuamente aquecido sem danificar as paredes de um reator, os cientistas usam grandes ímãs para criar uma “prisão” magnética. Encontrar o material ideal para a parede do equipamento, desenvolver a tecnologia para cultivar o trítio e projetar o mecanismo que produzirá vapor para transformar a energia gerada em eletricidade e colocá-la na rede elétrica são outros desafios. Há décadas, físicos tentam montar esse quebra-cabeça.

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