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Laser mais Poderoso do Mundo Passa para Forças Armadas

A National Ignition Facility dos Estados Unidos dedicará menos tempo ao avanço da pesquisa energética. 

Geoff Brumfiel e revista Nature
Crédito da imagem de Lawrence Livermore National Laboratory
Depois de uma infeliz campanha para demonstrar os princípios de uma futura usina de fusão, o mais poderoso laboratório de laser do mundo deve mudar seu curso e enfatizar a pesquisa com armas nucleares.

Nos últimos seis anos, cientistas e engenheiros da National Ignition Facility (NIF, ou Instalação de Ignição Nacional) trabalharam para focalizar 192 feixes laser em uma cápsula `hohlraum` dourada, com apenas alguns milímetros de comprimento, contendo uma pastilha de isótopos de hidrogênio. Quando 500 terawatts de potência tocam a cápsula, eles geram raios-X que explodem a pastilha e promovem a fusão dos átomos de deutério e trítio. A fusão converte uma minúscula quantidade de sua massa em um estouro de energia.

O objetivo da Campanha de Ignição Nacional (ou NIC) se reflete em seu nome: `ignição`, em que a reação de fusão gera tanta energia quanto fornecem os lasers. O sucesso, explicam as autoridades da NIF, poderia abrir o caminho para o desenvolvimento de uma usina que implodiria quase mil pastilhas por minuto. Mas problemas técnicos inesperados deixaram o NIF bem longe de seu objetivo quando a campanha finalmente foi encerrada em Setembro.

Agora oficiais federais e o Congresso dos Estados Unidos estão se preparando para determinar uma nova direção para a instalação de US$3,5 bilhões no Laboratório Nacional Lawrence Livermore, na Califórnia. Uma série de relatórios encomendados pelo governo, pelo Congresso e pela University of California, que administra o laboratório, devem ficar prontos no fim do mês. Espera-se que eles determinem planos para reduzir o tempo da pesquisa de ignição de 80% para 50% e dêem à Administração de Segurança Nuclear Nacional (NNSA), responsável por administrar o arsenal nuclear dos Estados Unidos, um papel central na determinação das prioridades do NIF. A NNSA planeja enfatizar experimentos que imitem condições dentro de armas nucleares, gerando dados para validar os códigos de computador usados para verficar se as ogivas nacionais continuam viáveis – um trabalho essencial, dada a moratória voluntária sobre testes subterrâneos que começou em 1992.

Ninguém desistiu da ignição, declara Donald Cook, vice-administrador de programas de defesa da NNSA. Mas um novo programa para gerar energia líquida (net energy) receberá uma abordagem mais lenta e metódica. “No momento vamos explorar a ciência por trás dos problemas que estão retardando a ignição e trabalhar neles”, explica. “Mas acreditamos que isso deve exigir muito trabalho”.

Progressos significativos já foram feitos na direção da ignição, de acordo com o físico Robert Byer da Stanford University, na California, que comanda a revisão da University of Califórnia sobre o NIF. “O laser em si é muito impressionante”, observa ele. Um único disparo pode liberar 1.85 megajoules de energia, aproximadamente o que o laboratório prometeu originalmente. Os instrumentos usados para estudar a pastilha também estão se saindo bem, aponta ele. 

Ainda assim, em se tratando dos dados obtidos a partir de pastilhas implodidas, pesquisadores acreditam ainda estar longe de atingir as condições necessárias para a ignição. Um dos problemas parece ser que grande parte da luz laser está escapando da cápsula. Outro é que a pastilha está sendo comprimida de maneira assimétrica, o que reduz o centro de pressão. A assimetria também faz com que os isótopos se misturem de maneira desigual, reduzindo a temperatura da pastilha. “A natureza contra-ataca: essa é minha versão reduzida do que está acontecendo”, declara Byer. 

A Natureza não é a única – os financiadores do NIF no Congresso também querem respostas. “Estamos desapontados”, confessa um dos membros da equipe do Congresso, que só falou à Nature sob anonimato. Críticos dizem que a entusiástica promoção que o laboratório fez da ideia que a fusão a laser poderia gerar energia elétrica levou muitos membros do Congresso a acreditar que estavam financiando um projeto de energia, quando na verdade a fusão a laser precisará de décadas para produzir eletricidade. “O laboratório valorizou em excesso e exagerou o aspecto energético do NIF, às custas de trabalhos muito importantes e bem sucedidos em gestão de estoques e ciência básica”, critica um cientista sênior que conhece bem o programa NIF.

O atual diretor do NIF, Ed Moses, rebate as acusação de que a ignição foi superestimada. “Eu não acho que as coisas foram exageradas ou subestimadas. Elas simplesmente foram como foram”. Moses insiste que um “progresso impressionante” foi obtido nos últimos 16 meses, desde que o NIF começou a trabalhar com pastilhas de hidrogênio. “O objetivo era fazer uma exploração inicial das condições de ignição e ver onde estávamos, e foi isso que fizemos”.

Experimentos com ignição devem ser menos frequentes no ano que vem, observa Cook. Livermore ainda controlará as operações diárias do programa, mas o quartel-general da NNSA em Washington Capital determinará prioridades conforme a instalação expande seu trabalho com gestão de estoques. Atualmente, a NIF já conseguiu abordar questões cruciais sobre a energia entre o estágio de fissão de uma arma nuclear para seu estágio muito mais poderoso, de fusão. Pesquisas futuras avaliarão a `fase de ignição` da arma – durante a qual uma pequena quantidade de deutério e tritio no centro da primeira fase é usada para acionar a fase inicial de fissão da explosão.

A mudança de prioridades preocupa Riccardo Betti, pesquisador de fusão a laser da University of Rochester,em Nova York.“Eles tem que se esforçar para que o trabalho com a ignição não se torne subcrítico”, alerta ele.

Manter o ímpeto na campanha de ignição pode ser crucial, porque muitos congressistas ainda acreditam na missão de pesquisa energética conduzida pelo laboratório. Legisladores exigiram que um novo plano para alcançar a ignição seja entregue até o final do mês. Políticos estão prontos para aceitar que pode demorar mais do que se esperava, mas eles pecisam de evidências de que as coisas estão a caminho, de acordo com o membro da equipe do congresso: “Não pode ser simplesmente algo como `Dê-nos dinheiro, prometemos que faremos uma boa ciência`”. E se a NIF não conseguir atingir seu objetivo de ignição em mais alguns anos? “Então teremos que avaliar se vale ou não a pena continuar a financiar a instalação”.

Este artigo foi reproduzido com permissão da revista Nature. O artigo foi publicado pela primeira vez em 7 de novembro de 2012

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