O trítio presente na natureza é muito escasso. Muito escasso. Este isótopo radioativo de hidrogênio ocorre naturalmente nas camadas superiores da atmosfera devido à interação dos raios cósmicos e dos núcleos dos gases atmosféricos, mas sua produção é muito modesta. Na verdade, apenas alguns quilogramas são produzidos anualmente na atmosfera terrestre. Na verdade, são tão poucos que os cientistas estimam que podemos contá-los nos dedos.
Curiosamente, nem todo o trítio disponível em nosso planeta é de origem natural. Testes nucleares atmosféricos ocorridos entre o final da Segunda Guerra Mundial e a década de 1980 despejaram nos oceanos algumas dezenas de quilogramas desse isótopo e, além disso, reatores nucleares do tipo CANDU, que são dispositivos de água pesada, válvulas pressurizadas desenvolvidas em Canadá, eles também produzem. Cada reator de 600 MW gera cerca de 100 g de trítio anualmente, portanto sua produção anual global é de cerca de 20 kg.
O ITER, o reator experimental de fusão nuclear que um consórcio internacional liderado pela União Europeia está a construir na cidade francesa de Cadarache, utilizará dois isótopos de hidrogénio como combustível: deutério e trítio. Como acabamos de ver, o trítio é muito escasso mas o que se acumula atualmente em todo o planeta é suficiente para garantir que este reator experimental de energia de fusão terá o que necessita ao longo de sua vida operacional, que durará aproximadamente quinze anos.
O ITER testará uma estratégia inovadora para produzir grandes quantidades de trítio
O problema é que depois do ITER chegará o DEMO, que será o reator de fusão nuclear de demonstração que visa colocar sobre a mesa a validade desta tecnologia para produzir grandes quantidades de eletricidade. E depois da DEMO, se tudo correr como planeado pelos engenheiros do ITER, chegarão as primeiras centrais comerciais de energia de fusão. Cada um dos seus reactores necessitará entre 100 e 200 kg de trítio anualmente, pelo que é evidente que os cálculos não funcionam.
Os reatores CANDU não podem gerar a grande quantidade de trítio que as máquinas de fusão necessitarão, mas felizmente esse dilema tem solução. Muito inteligente.
O objetivo dos cientistas que trabalham na fusão nuclear por confinamento magnético, estratégia atualmente utilizada pelos reatores experimentais JET, em Oxford, na Inglaterra, e JT-60SA, em Naka, no Japão, é que os futuros reatores de fusão de energia de fusão sejam capazes de gerar todo o trítio de que precisam sozinhos. Que são capazes de auto-suficiência. Este plano propõe que a contribuição externa do trítio seja mínima e limitada a momentos muito específicos da vida operacional do reator de fusão nuclear. Parece bom, mas o mais interessante é saber como vão fazer.
Um dos subprodutos da fusão é um nêutron que é ejetado com uma energia de cerca de 14 MeV.
E, no papel, o que vão fazer é simples: vão colocar lítio no manto que reveste o interior da câmara de vácuo do reator de fusão. Um dos subprodutos resultantes da fusão de um núcleo de deutério e um núcleo de trítio é um nêutron que é ejetado com uma energia de cerca de 14 MeV. Quando uma dessas partículas atinge um dos átomos de lítio alojados no manto da câmara, altera sua estrutura, produzindo assim um átomo de hélio, que é um elemento químico inofensivo, e um átomo de trítio. Aqui está. É exatamente disso que os reatores de energia de fusão precisam. No papel parece uma ideia simples, mas colocá-la em prática não é nada fácil.
Os desafios colocados pelo desenvolvimento das soluções tecnológicas necessárias para implementar a autossuficiência em trítio são enormes. Por um lado, é essencial que a taxa que relaciona os nêutrons de alta energia produzidos na fusão e os átomos de trítio gerados nas paredes da câmara de vácuo seja ideal. Além disso, é necessário resolver o transporte do trítio do local onde é gerado até o local onde será consumido, e Não é nada trivial. porque é um gás que se dispersa facilmente, principalmente em altas temperaturas. Este procedimento apresenta outros desafios, mas estes dois são críticos. Vamos cruzar os dedos para que a regeneração do trítio no ITER corra bem.
Imagem da capa | ITER
Mais informações | Fusão para Energia | ITER
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*Uma versão anterior deste artigo foi publicada em março de 2023