Não há “inovação”: o poder de fusão NIF ainda consome 150 vezes mais energia do que cria
Se você me desse $ 400 e eu lhe desse $ 2,50, você se consideraria mais rico? Essa é uma analogia financeira para o suposto 'avanço' do poder de fusão.
- Em 2021, a produção de energia de fusão a laser do NIF aumentou 2.500%, um avanço legítimo.
- Este ano, o NIF relata que alcançou a 'ignição' - ou seja, alcançou um pouco mais de saída de energia de fusão do que a entrada de energia de laser.
- No entanto, para produzir energia de fusão comercial, o NIF precisaria aumentar a produção de fusão de cada experimento em pelo menos 100.000%. Os obstáculos tecnológicos são absolutamente enormes.
Aqui vamos nós novamente. Em 2021, o National Ignition Facility (NIF) anunciou um avanço científico em sua busca pela tecnologia de energia de fusão. Um ano depois, eles estão fazendo outro anúncio, anunciado como “ mudança de jogo ,”“ transformativo ,' e ' um momento da história .” Mas este não é um avanço significativo para o poder de fusão comercial e prático: o NIF ainda drena pelo menos 150 vezes mais energia da rede elétrica do que ela produz.
Um avanço legítimo em 2021
A grande novidade do ano passado foi que o NIF aumentou drasticamente a produção de fusão de seus experimentos. Na época, eu escreveu sobre o NIF e o embasamento científico de sua realização. Eles ganharam a maior parte de seu hype. Aqui está uma rápida recapitulação:
“[NIF] foi construído para duas missões . Realizar pesquisas em apoio ao Programa de Manejo de Estoques é o acima de tudo dever, mas o assine a porta não diz 'National Stockpile Research Facility'. NIF recebeu o nome de sua outra tarefa: aprofundar nossa busca para entender e aproveitar a energia da fusão nuclear. Um avanço recente nesta missão de fusão fez manchetes em toda a comunidade científica.”
…
“Uma das duas partes críticas da missão de fusão do NIF é” ignição “: liberação de uma quantidade de energia de fusão maior que a energia do laser necessária para conduzir a implosão. Depois de fracasso da Campanha Nacional de Ignição , muitos cientistas acreditavam que a ignição no NIF era impossível. Esse objetivo permanece um pouco além do nosso alcance, mas agora está muito mais próximo do que antes. A maior notícia é que podemos ter visto o primeiro sinal de outro importante objetivo da fusão: a queima termonuclear”.
Um avanço sensacionalista em 2022
Nesse trabalho, a produção de energia de fusão a laser do NIF – medida em megajoules, MJ – saltou 2.500%, um sinal de um avanço significativo da física no problema crucial da queima termonuclear. O anúncio desta semana é um aumento adicional na produção de fusão de apenas 70%. Esse progresso incremental, possivelmente acidental, em direção à queima termonuclear não é um avanço.
O aumento de 70% desloca a saída de fusão de 70% da entrada do laser para 120%. A instalação, finalmente, alcançou um pouco mais de saída de fusão do que entrada de laser: ignição. No papel, essa é uma grande vitória simbólica. Na prática, é de pouca importância. Aqui está o porquê.
A energia do laser entregue ao alvo foi de 2,1 MJ e a saída de fusão foi provavelmente de cerca de 2,5 MJ. De acordo com múltiplo fontes no site da NIF, a energia de entrada para o sistema de laser está entre 384 e 400 MJ. Consumir 400 MJ e produzir 2,5 MJ é uma perda líquida de energia superior a 99%. Para cada unidade de energia de fusão produzida, o NIF queima no mínimo 150-160 unidades de energia.
Em termos de energia elétrica, 2,5 MJ não bastariam para alimentar uma lâmpada de geladeira de 40 watts por um dia. Carregar o NIF constantemente no mesmo dia consumiria 4.600 watts da rede elétrica.
Chegando ao poder de fusão viável
Para produzir energia útil, o NIF precisaria aumentar a saída de fusão de cada experimento em pelo menos 100.000%. Esse é um enorme desafio científico a ser resolvido antes que a operação comercial possa ser considerada.
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O desafio científico é igualado e possivelmente superado por outros. Uma usina de energia precisa produzir energia constante. Atualmente, o NIF executa, no máximo, uma explosão experimental por dia. Uma planta comercial precisaria explodir cápsulas produtoras de fusão a uma taxa de dezenas de milhares por dia.
Cada explosão requer condições estritas: temperaturas alguns graus (Kelvin) acima do zero absoluto; uma cápsula esférica, mecanicamente perfeito em forma com erro inferior a 1% da largura de um fio de cabelo; e um Câmara de vácuo meio Ambiente. A maioria das explosões sofre de condições ligeiramente imperfeitas e produz muito menos fusão.
De qualquer forma, a máquina leva horas para se recuperar de cada experimento. O fato de o NIF ser capaz de fazer isso uma vez por dia é uma conquista técnica que levou anos para ser aperfeiçoada. Fazer isso acontecer 10.000 vezes mais rápido é absurdamente difícil. Se isso pudesse ser feito, ainda mais engenharia seria necessária para extrair a energia na forma de calor para a geração prática de eletricidade.
Finalmente, há um problema de abastecimento. Os pellets contêm deutério e trítio. O deutério é abundante, mas todo o suprimento mundial de trítio é algo como 50 libras . Em 2020, o custo de mercado do trítio foi quase $ 1 milhão por onça . Os cientistas de Livermore estimam que uma operação comercial modelada no NIF exigiria duas libras por dia . Produzir mais trítio será um desafio.
Comemore com responsabilidade
Tal como em 2021, devemos enaltecer as realizações científicas do NIF. Muitos anos (e carreiras) de trabalho árduo estão produzindo progresso em um dos problemas de ciência aplicada mais difíceis já enfrentados. Cientificamente, é um progresso simbólico. Mas não é um avanço, um divisor de águas ou o arauto do iminente poder de fusão limpa. O NIF ainda está a décadas de uma fusão economicamente viável.
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