Máquinas MHD
Essas máquinas que vão nos salvar
ou nos destruir
11 de junho de 2006
Gostaria de contar uma história que está sendo escrita diante dos nossos olhos. Algo acabou de nascer, de chorar nas entranhas da Z-machine de Sandia, um laboratório do Novo México. O bebê soltou seu primeiro grito em maio de 2005. Ele saiu de repente das entranhas do nada.
Há meio século os homens correm atrás do miragem da fusão. Enquanto o demônio da fissão foi relativamente fácil de ser domado; no início dos anos quarenta, dando origem à primeira bomba atômica que explodiu em Alamogordo, nos Estados Unidos
A explosão da primeira bomba atômica, em Alamogordo
o segundo filho dos homens, o filho prometeu, só emergiu como filho do primeiro. Assim que os homens souberam que poderiam liberar a fantástica energia que estava escondida no próprio interior da matéria, eles consideraram a possibilidade de implementar reações não de fissão, mas de fusão.
No início, os "atomistas", os "físicos nucleares", como foram chamados posteriormente, eram simples químicos (como o descobridor do átomo, o neozelandês Ernest Rutherford). Para um químico, a fissão nada mais é do que uma reação de dissociação, fortemente exoenergética, que envolve um processo de autocatálise. O urânio 235 só espera se dissociar em fragmentos de massas comparáveis, liberando ao passar alguns nêutrons. São estes que, atingindo os núcleos vizinhos, desencadeiam o fogo da "reação em cadeia", desde que a quantidade de átomos reunidos seja suficientemente grande para que estes nêutrons possam colidir com outro núcleo de 235. Em vez de massa crítica, deveríamos falar de volume crítico. Ver
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/energetiquement_votre.htm
Após explorar a instabilidade do urânio 235, existente em quantidade mínima (0,7%) no minério natural de urânio 238, os homens exploraram a instabilidade do plutônio 239, um elemento que, desta vez, não existia na natureza, mas podia ser fabricado dopando o urânio 238 fazendo-o capturar um "nêutron rápido" emitido durante a fissão de um U235. O plutônio também é "fissível", possui uma "massa crítica" e é adequado para a fabricação de bombas. Foi esta segunda bomba que foi "experimentada" em Nagasaki, no Japão.
Com o olho do químico, a fusão parecia muito mais com as reações químicas comuns que conhecíamos. À esquerda dos "produtos da reação". À direita, o resultado da reação em questão. Esquematicamente
A combinado com B dá C mais energia
A reação de fusão que ocorre na temperatura mais baixa é aquela que envolve dois isótopos do hidrogênio: o deutério e o trítio (constituindo o que se chama de hidrogênio pesado), o segundo tendo o defeito de ser instável, "radioativo" (vida útil: 12 anos). Essa temperatura é de cem milhões de graus. Os americanos tentaram desencadear essa reação usando os raios X produzidos pela explosão de uma bomba de fissão, simplesmente colocando um mistura de deutério-trítio "ao lado" de uma bomba "A", de fissão. Essa experiência recebeu o nome de "Greenhouse", a "serre". O hidrogênio tinha a desvantagem de ter que se apresentar em forma condensada, líquida, ou seja, a temperaturas muito baixas. Com uma vasta instalação anexa de criogenia, essa primeira "bomba H" não era, portanto, operacional.
Existia uma segunda reação que permitia usar um explosivo em forma sólida: o hidreto de lítio LiH. Mas a temperatura a ser utilizada era cinco vezes maior: 500 milhões de graus em vez de cem. Na Rússia, o jovem Andrei Sakharov teve a ideia de colocar a (pequena) bomba de fissão no foco de um elipsóide com a forma de um ovo alongado, uma casca oca que servia como refletor em relação aos raios X. Todos os ópticos do mundo sabiam disso há séculos. Colocando uma fonte de radiação no primeiro foco dessa superfície elipsoidal, ela concentra essa radiação no segundo foco. Bastava, portanto, colocar a extremidade de uma carga de hidreto de lítio com a forma de um "pão de açúcar".
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Montagem Sakharov-Teller-Ulam
Nos Estados Unidos, dois jovens pesquisadores judeus, o primeiro de origem ucraniana, Stanislaw Ulam:
Stanislaw Ulam
o segundo de nacionalidade húngara, Edward Teller, tiveram, ao mesmo tempo, esta ideia que os anglo-saxões qualificaram de "technically sweet".
Edward Teller em 1958, que serviu de modelo ao personagem do "Dr. Follamour" e que chamava carinhosamente a bomba H de "my baby" ("meu bebê")
(citamos apenas para memória o sentido do humor bastante duvidoso de alguns cientistas autores de obras tratando do nascimento desses engenhos, um deles, Antoine Schwerer, deu o título "Auprès de ma bombe" ao seu próprio livro, publicado em 1990 (120 páginas))
Antoine Schwerer: "Auprès de ma bombe" ....
Os americanos escolheram primeiro testar a bomba "de hidrogênio", funcionando a 100 milhões de graus, com uma mistura de deutério-trítio. Mas, surpreendentemente, os soviéticos pularam esta etapa, graças aos cálculos feitos por Andrei Sakharov e puseram em prática as primeiras "bombas secas", cuja carga apresentava-se na forma de sólido: o hidreto de lítio. Uma bomba que, portanto, era imediatamente operacional. Essa repentina vantagem das forças do "bloco Oriental" deu o sinal de início de uma corrida armamentista absolutamente desenfreada.
Nesse momento, o leitor deve manter em mente esse "método mágico" de Lítio6 + Hidrogênio1 que produz dois núcleos de Hélio4 e ... sem nêutrons. Essa "bomba H" é, assim, "não poluente". Infelizmente, se um dia terrestres sofrerem seus efeitos, provavelmente não terão tempo de aproveitar esse efeito. Se as "bombas H" são tão "poluentes" é principalmente devido à carga de fissão que serve como detonador e à "ativação" do refletor em "urânio enriquecido", composto de urânio 238. Este, ao absorver um nêutron emitido pela reação de fusão, transforma-se em plutônio 239 que sofre fissão por sua vez. Assim, obtém-se o engenho mais horrível que já saiu da imaginação dos homens, a bomba "FFF" (fissão - fusão - fissão), a mais rica em radiações radioativas.
Enquanto os militares se dedicavam ao desenvolvimento de suas bombas, os civis tentaram acender uma mistura de deutério-trítio em câmaras com forma toroidal, os "tokamaks", inventados pelo russo Artsimovitch (muito imaginativos, os russos, definitivamente ...).
A maioria dos leitores conhece agora o esquema dessas máquinas onde a mistura gasosa, levada a uma temperatura muito alta, é "confinada magneticamente", ou seja, no centro de um enrolamento com forma de toro (ou hoje mais exatamente a forma da letra "D", girando em torno de um eixo. Essa ideia está no centro dessa catedral para engenheiros que tem um nome: ITER.
A máquina ITER
Na ilustração acima, distingue-se...