![Ilustração do efeito ENCE - excitação nuclear por captura de elétrons. Um íon com um único elétron em órbita captura um elétron incidente em uma órbita vazia. Sob as condições adequadas, esta captura transfere uma pequena quantidade de energia para o núcleo, que emite posteriormente uma quantidade muito maior de energia na forma de raios gama. [Imagem: James J. Carroll/William Parks/Eric Proctor] Excitação nuclear por captura de elétrons Depois de décadas de trabalho, finalmente se comprovou na prática que existe de fato uma forma mais amena e mais segura para extrair energia do núcleo dos átomos. Talvez não dê para substituir as atuais centrais nucleares por algo menos arriscado, mas dá para pensar em novos tipos de baterias atômicas eficientes e seguras. No início deste ano, Christopher Chiara e uma equipe da Austrália, EUA e Polônia demonstrou na prática uma teoria proposta há mais de 40 anos, que propunha que radioisótopos podem armazenar energia em materiais não fissionáveis - uma energia nuclear sem fissão nuclear. Explorando uma classe não química de materiais, eles usaram um isótopo específico de molibdênio para demonstrar que a energia pode ser armazenada em uma forma excitada desses núcleos, energização esta que dura cerca de sete horas, e que a energia pode ser liberada em uma escala de tempo muito menor por um novo processo envolvendo as "conchas" atômicas em torno desse núcleo - uma outra maneira de se referir aos níveis de energia dos orbitais eletrônicos. Criando um "buraco" nessa concha atômica, um elétron livre que cai na concha transfere a quantidade exata de energia - uma quantidade muito pequena - para o núcleo e, como um interruptor, causa uma liberação controlada da energia maior armazenada. O processo ficou conhecido como ENCE - "excitação nuclear por captura de elétrons" (ou NEEC: nuclear excitation by electron capture). Energia nuclear sem radiação gerada com disparo de elétrons A equipe suíça estabeleceu como usar pulsos de raios X para gerar os elétrons capazes de extrair a energia dos núcleos não fissionáveis. [Imagem: G. M. Vanacore et al. - 10.1038/s41467-018-05021-x] Disparos de elétrons para gerar energia Agora, Giovanni Vanacore e seus colegas da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, desvendaram a mecânica do processo em uma escala temporal de attossegundos - 1 attossegundo equivale a 10-18 segundo. Ainda que esse experimento por si só seja inédito, a equipe definiu como criar flashes de elétrons em intervalos de tempo ainda menores, de zeptossegundos (10-21segundos), usando tecnologia já existente, para aumentar o rendimento energético das reações nucleares e extrair sua energia. "Em termos ideais, o que se quer fazer é induzir instabilidades em um núcleo de outra forma estável ou metaestável para provocar decaimentos produtores de energia, ou para gerar radiação," explicou Fabrizio Carbone, membro da equipe. "No entanto, o acesso aos núcleos é difícil e energeticamente caro por causa da camada protetora de elétrons em torno dele". Os pulsos de zeptossegundos, contudo, resolvem essa dificuldade, estabelecendo um modo de explorar e coletar as várias ordens de grandeza de energia presente no núcleo de um átomo através do controle coerente do efeito ENCE (excitação nuclear por captura de elétrons). "Nosso esquema de controle coerente com pulsos de elétrons ultracurtos pode oferecer uma nova perspectiva para a manipulação das reações nucleares com potenciais implicações em vários campos, da física fundamental às aplicações relacionadas à energia," concluiu a equipe em seu artigo. Bibliografia: Attosecond coherent control of free-electron wave functions using semi-infinite light fields Giovanni Maria Vanacore, I. Madan, G. Berruto, K. Wang, E. Pomarico, R. J. Lamb, D. McGrouther, I. Kaminer, B. Barwick, F. Javier García de Abajo, F. Carbone Nature Communications Vol.: 9, Article number: 2694 DOI: 10.1038/s41467-018-05021-x Isomer depletion as experimental evidence of nuclear excitation by electron capture Christopher J. Chiara, James J. Carroll, M. P. Carpenter, J. P. Greene, D. J. Hartley, R. V. F. Janssens, G. J. Lane, Jarrod C. Marsh, D. A. Matters, M. Polasik, J. Rzadkiewicz, D. Seweryniak, S. Zhu, S. Bottoni, A. B. Hayes, S. A. Karamian Nature Vol.: 554, pages 216-218 DOI: 10.1038/nature25483](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi7ZLwWAROeR0AhIZMF1c20tNmvo2HY0dossuzEIOrtLKjhSaAR_pEyFuoCucalxQdknPsi571hg8aYsyz0sSCxsBDfw8o-VKbiAIeOEf0GWC-uzhGEt3Un1PMSRzc632LnmlJBWKUIGrs3/s1600/aaa.jpg)
Excitação nuclear por captura de elétrons
Depois de décadas de trabalho, finalmente se comprovou na prática que existe de fato uma forma mais amena e mais segura para extrair energia do núcleo dos átomos.
Talvez não dê para substituir as atuais centrais nucleares por algo menos arriscado, mas dá para pensar em novos tipos de baterias atômicas eficientes e seguras.
No início deste ano, Christopher Chiara e uma equipe da Austrália, EUA e Polônia demonstrou na prática uma teoria proposta há mais de 40 anos, que propunha que radioisótopos podem armazenar energia em materiais não fissionáveis - uma energia nuclear sem fissão nuclear.
Explorando uma classe não química de materiais, eles usaram um isótopo específico de molibdênio para demonstrar que a energia pode ser armazenada em uma forma excitada desses núcleos, energização esta que dura cerca de sete horas, e que a energia pode ser liberada em uma escala de tempo muito menor por um novo processo envolvendo as "conchas" atômicas em torno desse núcleo - uma outra maneira de se referir aos níveis de energia dos orbitais eletrônicos.
Criando um "buraco" nessa concha atômica, um elétron livre que cai na concha transfere a quantidade exata de energia - uma quantidade muito pequena - para o núcleo e, como um interruptor, causa uma liberação controlada da energia maior armazenada.
O processo ficou conhecido como ENCE - "excitação nuclear por captura de elétrons" (ou NEEC: nuclear excitation by electron capture).
![Energia nuclear sem radiação gerada com disparo de elétrons Ilustração do efeito ENCE - excitação nuclear por captura de elétrons. Um íon com um único elétron em órbita captura um elétron incidente em uma órbita vazia. Sob as condições adequadas, esta captura transfere uma pequena quantidade de energia para o núcleo, que emite posteriormente uma quantidade muito maior de energia na forma de raios gama. [Imagem: James J. Carroll/William Parks/Eric Proctor] Excitação nuclear por captura de elétrons Depois de décadas de trabalho, finalmente se comprovou na prática que existe de fato uma forma mais amena e mais segura para extrair energia do núcleo dos átomos. Talvez não dê para substituir as atuais centrais nucleares por algo menos arriscado, mas dá para pensar em novos tipos de baterias atômicas eficientes e seguras. No início deste ano, Christopher Chiara e uma equipe da Austrália, EUA e Polônia demonstrou na prática uma teoria proposta há mais de 40 anos, que propunha que radioisótopos podem armazenar energia em materiais não fissionáveis - uma energia nuclear sem fissão nuclear. Explorando uma classe não química de materiais, eles usaram um isótopo específico de molibdênio para demonstrar que a energia pode ser armazenada em uma forma excitada desses núcleos, energização esta que dura cerca de sete horas, e que a energia pode ser liberada em uma escala de tempo muito menor por um novo processo envolvendo as "conchas" atômicas em torno desse núcleo - uma outra maneira de se referir aos níveis de energia dos orbitais eletrônicos. Criando um "buraco" nessa concha atômica, um elétron livre que cai na concha transfere a quantidade exata de energia - uma quantidade muito pequena - para o núcleo e, como um interruptor, causa uma liberação controlada da energia maior armazenada. O processo ficou conhecido como ENCE - "excitação nuclear por captura de elétrons" (ou NEEC: nuclear excitation by electron capture). Energia nuclear sem radiação gerada com disparo de elétrons A equipe suíça estabeleceu como usar pulsos de raios X para gerar os elétrons capazes de extrair a energia dos núcleos não fissionáveis. [Imagem: G. M. Vanacore et al. - 10.1038/s41467-018-05021-x] Disparos de elétrons para gerar energia Agora, Giovanni Vanacore e seus colegas da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, desvendaram a mecânica do processo em uma escala temporal de attossegundos - 1 attossegundo equivale a 10-18 segundo. Ainda que esse experimento por si só seja inédito, a equipe definiu como criar flashes de elétrons em intervalos de tempo ainda menores, de zeptossegundos (10-21segundos), usando tecnologia já existente, para aumentar o rendimento energético das reações nucleares e extrair sua energia. "Em termos ideais, o que se quer fazer é induzir instabilidades em um núcleo de outra forma estável ou metaestável para provocar decaimentos produtores de energia, ou para gerar radiação," explicou Fabrizio Carbone, membro da equipe. "No entanto, o acesso aos núcleos é difícil e energeticamente caro por causa da camada protetora de elétrons em torno dele". Os pulsos de zeptossegundos, contudo, resolvem essa dificuldade, estabelecendo um modo de explorar e coletar as várias ordens de grandeza de energia presente no núcleo de um átomo através do controle coerente do efeito ENCE (excitação nuclear por captura de elétrons). "Nosso esquema de controle coerente com pulsos de elétrons ultracurtos pode oferecer uma nova perspectiva para a manipulação das reações nucleares com potenciais implicações em vários campos, da física fundamental às aplicações relacionadas à energia," concluiu a equipe em seu artigo. Bibliografia: Attosecond coherent control of free-electron wave functions using semi-infinite light fields Giovanni Maria Vanacore, I. Madan, G. Berruto, K. Wang, E. Pomarico, R. J. Lamb, D. McGrouther, I. Kaminer, B. Barwick, F. Javier García de Abajo, F. Carbone Nature Communications Vol.: 9, Article number: 2694 DOI: 10.1038/s41467-018-05021-x Isomer depletion as experimental evidence of nuclear excitation by electron capture Christopher J. Chiara, James J. Carroll, M. P. Carpenter, J. P. Greene, D. J. Hartley, R. V. F. Janssens, G. J. Lane, Jarrod C. Marsh, D. A. Matters, M. Polasik, J. Rzadkiewicz, D. Seweryniak, S. Zhu, S. Bottoni, A. B. Hayes, S. A. Karamian Nature Vol.: 554, pages 216-218 DOI: 10.1038/nature25483](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tQh8zHFTPKAI7sV4XQls7Unf4m2gmROMNmSluSl41lSGyeIzvpQuJMrCghMp7Kbf6NkPdqYki3lfQRab5x4WgS14T1pjLh0XN4SLPgdTbKR5nvnhBe3BgljWg6CClHGPTJ7o64_wzRnc3IEM-ZFgJGiYRAqT02z7EbivNz4-DPvJOgJCGk6wXHsVLetw=s0-d)
A equipe suíça estabeleceu como usar pulsos de raios X para gerar os elétrons capazes de extrair a energia dos núcleos não fissionáveis. [Imagem: G. M. Vanacore et al. - 10.1038/s41467-018-05021-x]
Disparos de elétrons para gerar energia
Agora, Giovanni Vanacore e seus colegas da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, desvendaram a mecânica do processo em uma escala temporal de attossegundos - 1 attossegundo equivale a 10-18 segundo.
Ainda que esse experimento por si só seja inédito, a equipe definiu como criar flashes de elétrons em intervalos de tempo ainda menores, de zeptossegundos (10-21segundos), usando tecnologia já existente, para aumentar o rendimento energético das reações nucleares e extrair sua energia.
"Em termos ideais, o que se quer fazer é induzir instabilidades em um núcleo de outra forma estável ou metaestável para provocar decaimentos produtores de energia, ou para gerar radiação," explicou Fabrizio Carbone, membro da equipe. "No entanto, o acesso aos núcleos é difícil e energeticamente caro por causa da camada protetora de elétrons em torno dele".
Os pulsos de zeptossegundos, contudo, resolvem essa dificuldade, estabelecendo um modo de explorar e coletar as várias ordens de grandeza de energia presente no núcleo de um átomo através do controle coerente do efeito ENCE (excitação nuclear por captura de elétrons).
"Nosso esquema de controle coerente com pulsos de elétrons ultracurtos pode oferecer uma nova perspectiva para a manipulação das reações nucleares com potenciais implicações em vários campos, da física fundamental às aplicações relacionadas à energia," concluiu a equipe em seu artigo.
Bibliografia:
Attosecond coherent control of free-electron wave functions using semi-infinite light fields
Giovanni Maria Vanacore, I. Madan, G. Berruto, K. Wang, E. Pomarico, R. J. Lamb, D. McGrouther, I. Kaminer, B. Barwick, F. Javier García de Abajo, F. Carbone
Nature Communications
Vol.: 9, Article number: 2694
DOI: 10.1038/s41467-018-05021-x
Isomer depletion as experimental evidence of nuclear excitation by electron capture
Christopher J. Chiara, James J. Carroll, M. P. Carpenter, J. P. Greene, D. J. Hartley, R. V. F. Janssens, G. J. Lane, Jarrod C. Marsh, D. A. Matters, M. Polasik, J. Rzadkiewicz, D. Seweryniak, S. Zhu, S. Bottoni, A. B. Hayes, S. A. Karamian
Nature
Vol.: 554, pages 216-218
DOI: 10.1038/nature25483
Attosecond coherent control of free-electron wave functions using semi-infinite light fields
Giovanni Maria Vanacore, I. Madan, G. Berruto, K. Wang, E. Pomarico, R. J. Lamb, D. McGrouther, I. Kaminer, B. Barwick, F. Javier García de Abajo, F. Carbone
Nature Communications
Vol.: 9, Article number: 2694
DOI: 10.1038/s41467-018-05021-x
Isomer depletion as experimental evidence of nuclear excitation by electron capture
Christopher J. Chiara, James J. Carroll, M. P. Carpenter, J. P. Greene, D. J. Hartley, R. V. F. Janssens, G. J. Lane, Jarrod C. Marsh, D. A. Matters, M. Polasik, J. Rzadkiewicz, D. Seweryniak, S. Zhu, S. Bottoni, A. B. Hayes, S. A. Karamian
Nature
Vol.: 554, pages 216-218
DOI: 10.1038/nature25483
![Fluoreto oficialmente classificado como uma neurotoxina no jornal médico de maior prestígio do mundo, o The Lancet. Evidências de como o flúor afeta negativamente nossa saúde vem aumentando em ritmo acelerado nos últimos anos. As pessoas esperam que, ao conscientizá-lo para isso, consigamos remover o fluoreto de sódio do suprimento de água do mundo. Um grande passo foi dado aqui recentemente. Na revista médica mais prestigiada. Um conhecido como The Lancet. o fluoreto foi finalmente classificado como uma neurotoxina cem por cento. Isso coloca na mesma categoria de coisas como chumbo, arsênico e mercúrio. Esta notícia foi divulgada pelo autor Stefan Smyle, que realmente citou um relatório que havia sido publicado no The Lancet Neurology, volume 13, edição 3 para ser exato na edição de março de 2014. Neste, os autores afirmaram que muitas dessas neurotoxinas permanecem desconhecidas em todo o mundo. Eles observaram que muitas crianças estão sendo afetadas por deficiências do neurodesenvolvimento causadas por essas neurotoxinas. Esses autores descobriram que, embora o flúor em nosso suprimento de água seja uma das principais causas de um problema, há também uma outra causa importante: o flúor também pode ser encontrado em marcas de chá muito processadas que são cultivadas em áreas provavelmente excessivamente poluídas. Esses autores descobriram que, embora o flúor em nossos suprimentos de água seja uma das principais causas e problemas, há também uma outra causa importante: o flúor também pode ser encontrado em marcas de chá altamente processadas que são cultivadas em áreas provavelmente excessivamente poluídas. A maioria dos pais evita completamente a pasta de dente fluoretada e está entrando na onda natural para ajudar a garantir a segurança de suas famílias. Uma boa marca natural é conhecida como pasta de terra para aqueles que podem não estar cientes disso. Se você quiser ficar longe de creme dental fluoretado, sugiro usá-lo ou fazer o seu próprio. Vou incluir um vídeo no final sobre como fazer pasta de dentes natural sem flúor. Flúor e Câncer O fluoreto é adicionado ao nosso suprimento de água em toda a América do Norte, mas na maioria dos outros países o fluoreto é proibido. Por que é isso? Porque o flúor é extremamente perigoso para a nossa saúde. O flúor na nossa água potável tem sido associado a muitos tipos diferentes de câncer. Se você ainda não o fez, filtrar o flúor na água é uma obrigação se quiser ajudar a si mesmo e sua família a permanecerem saudáveis. The Lancet - Efeitos neurocomportamentais da toxicidade do desenvolvimento. Autor Dr. Philippe Grandjean Deficiências no desenvolvimento neurológico, incluindo autismo, transtorno de déficit de atenção e hiperatividade, dislexia e outras deficiências cognitivas, afetam milhões de crianças em todo o mundo, e alguns diagnósticos parecem estar aumentando em frequência. Produtos químicos industriais que prejudicam o cérebro em desenvolvimento estão entre as causas conhecidas para esse aumento na prevalência. Em 2006, fizemos uma revisão sistemática e identificamos cinco produtos químicos industriais como neurotóxicos de desenvolvimento: chumbo, metilmercúrio, bifenilos policlorados, arsênico e tolueno. Desde 2006, estudos epidemiológicos documentaram seis neurotóxicos adicionais para o desenvolvimento - manganês, flúor, clorpirifós, diclorodifeniltricloroetano, tetracloroetileno e os éteres difenílicos polibromados. Nós postulamos que ainda mais neurotóxicos permanecem desconhecidos. Para controlar a pandemia da neurotoxicidade do desenvolvimento, propomos uma estratégia global de prevenção. Substâncias químicas não testadas não devem ser consideradas seguras para o desenvolvimento do cérebro, e os produtos químicos no uso existente e todos os novos produtos químicos devem, portanto, ser testados quanto à neurotoxicidade do desenvolvimento. Para coordenar esses esforços e acelerar a tradução da ciência para a prevenção, propomos a formação urgente de uma nova câmara internacional. Fonte: http://www.thelancet.com/journals/laneur/article/PIIS1474-4422%2813%2970278-3/fulltext#article_upsell Fontes da matéria: http://awarenessact.com/fluoride-officially-classified-as-a-neurotoxin-in-worlds-top-medical-journals/?=wuw http://www.healthy-holistic-living.com/fluoride-officially-classified-neurotoxin-worlds-prestigious-medical-journal.html The Guardian: Água com Flúor causa Câncer. https://www.theguardian.com/society/2005/jun/12/medicineandhealth.genderissues Outras fontes: [1] Woffinden, B. (2005, 11 de junho). Água com flúor 'causa câncer'. Obtido de https://www.theguardian.com/society/2005/jun/12/medicineandhealth.genderissues [2] Mercola, J., Dr. (2013, 28 de janeiro). Estudo de Harvard confirma que o flúor reduz o QI das crianças. Obtido de http://www.huffingtonpost.com/dr-mercola/fluoride_b_2479833.html [3] Rede de ação de flúor. (nd) Câncer. Obtido de http://fluoridealert.org/issues/health/cancer/ [4] Johnston, P. (2014, 25 de março). Fluoreto: Exatamente quando você pensou que era seguro beber a água ... Retirado de http://www.telegraph.co.uk/lifestyle/wellbeing/healthadvice/10722701/Fluoride-Just-when-you-thought-it-](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhQkN6jTsNVvL6Z5LPc3JGRbVpW8ydSjtA8_d9UXy7icSrRl6k8_Dt0Mw4eEZ5E8g1zbfN1go7JxCDtUuYjX_bgAKrP3abiYvVubu14P94ByGdXA4OTQyzpdn0aTLzA5G4PfrZaK4uegIU8/s1600/Favela.jpg)
![O ITER, primeiro protótipo de reator de fusão nuclear, será um laboratório, não produzindo eletricidade para a rede. [Imagem: ITER] Desafio da fusão nuclear Com as mais recentes esperanças depositadas na fusão nuclear sem radiação, a busca por domar o processo de geração de energia das estrelas continua dependendo não apenas da solução de problemas de engenharia, mas também de muito conhecimento fundamentado em ciência básica. A geração controlada e regular de energia por meio da fusão nuclear, com a conversão de hidrogênio em hélio, reproduzindo na Terra, em pequena escala, o que ocorre no Sol e em outras estrelas, é uma das grandes promessas tecnológicas para as próximas décadas. O maior protótipo de reator de fusão nuclear, o ITER - cujo nome significa "o caminho", em latim -, por exemplo, um megaprojeto internacional de €20 bilhões, não conseguirá fornecer energia para a rede elétrica. Ele será o primeiro equipamento do tipo tokamak - termo formado pelo acrônimo da expressão em russo para "câmara toroidal com bobinas magnéticas" - em que a energia gerada será maior do que a energia necessária para colocá-lo em funcionamento, mas servirá tão somente para testar as múltiplas complexidades técnicas inerentes ao processo, servindo de modelo para máquinas mais poderosas e capazes de gerar eletricidade útil. Fusão autossustentável Para que tudo isso dê certo, porém, existe uma questão crucial: garantir que o processo de fusão nuclear se torne autossustentável, impedindo que a perda de energia por meio de radiação eletromagnética e do escape de partículas alfa - o núcleo atômico do hélio, formado por dois prótons e dois nêutrons - desaqueça o reator. Resultados experimentais observados ao longo dos 20 últimos anos mostraram que a forma pela qual os íons rápidos (dentre os quais as partículas alfa) são ejetados do plasma varia muito entre diferentes tokamaks. Só que ninguém compreendia quais condições experimentais determinavam esse comportamento. Esse problema acaba de ser elucidado por um pesquisador brasileiro, Vinícius Njaim Duarte, atualmente realizando trabalho de pós-doutoramento no Laboratório de Física do Plasma de Princeton, nos Estados Unidos. A repercussão do trabalho de Vinícius foi tanta que, no maior tokamak dos Estados Unidos, o DIII-D, foram realizados experimentos dedicados a testar o modelo por ele proposto. E os resultados experimentais confirmaram as predições do modelo. "Ondas eletromagnéticas excitadas por partículas rápidas em tokamaks podem apresentar variações bruscas de frequência que, em inglês, são chamadas de chirping [o chilrear dos pássaros]. Não se compreendia por que em algumas máquinas isso aparecia e em outras não. Usando modelagem numérica bastante complexa e dados experimentais, Vinícius mostrou que a produção ou não do chirping - e, portanto, o caráter da perda de partículas e energia - depende do nível de turbulência do plasma existente no interior do tokamak, no qual estão ocorrendo as reações de fusão nuclear. Se o plasma não for muito turbulento, o chirping acontece. Mas, se for muito turbulento, não," explicou o professor Ricardo Magnus Galvão, que foi o orientador do doutoramento de Vinícius no Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IFUSP). Os dados experimentais colhidos no reator DIII-D, nos EUA, confirmaram o trabalho teórico do pesquisador brasileiro. [Imagem: V. N. Duarte et al. - 10.1063/1.5007811] Auto-organização Na fusão nuclear - diferente da fissão nuclear, que ocorre nos atuais reatores atômicos - os núcleos atômicos de elementos mais leves, como deutério (um próton e um nêutron) e trítio (um próton e dois nêutrons), que são dois isótopos do hidrogênio, se fundem, formando núcleos de elementos mais pesados, neste caso hélio - dois prótons e dois nêutrons -, gerando energia. "Para que a fusão possa ocorrer, é preciso superar a repulsão eletrostática entre os íons positivos. Isso só é possível se o gás ionizado [plasma] constituído pelos núcleos dos elementos leves for aquecido a temperaturas altíssimas, da ordem de dezenas a centenas de milhões de graus Celsius," explicou Ricardo. "Nessa temperatura elevadíssima, a vibração dos íons faz com que um se choque com o outro, vencendo a repulsão eletrostática. Um poderoso campo magnético confina o fluxo do plasma, impedindo que ele entre em contato com as paredes do equipamento. E as partículas alfa [núcleos de hélio] formadas, altamente energizadas, colidem com outras partículas do plasma, mantendo-o aquecido, de forma que a reação de fusão se torne autossustentável." O problema é que a interação ressonante entre partículas alfa e ondas presentes no plasma pode fazer com que sejam excitadas oscilações eletromagnéticas ou mesmo que partículas alfa sejam ejetadas, levando à perda de energia, ao desaquecimento do plasma e à eventual interrupção do regime de fusão nuclear. "O que Vinícius constatou foi que esse desfecho acontece de maneira auto-organizada, com produção do chirping, se o plasma não for muito turbulento. Mas, se for muito turbulento, não," explicou Ricardo. Os físicos experimentais já sabiam, empiricamente, como induzir maior ou menor turbulência, mas não sabiam que isso teria efeito na alteração da natureza espectral das ondas associadas às estruturas das partículas. A contribuição de Vinícius foi identificar o mecanismo-chave de controle e explicar o porquê. Em termos de aplicação tecnológica, trata-se de estabelecer um "optimum" de turbulência: suficiente para impedir a perda de partículas e energia de forma auto-organizada, mas não tanta que possa criar outros efeitos indesejáveis ao confinamento do plasma como um todo. FONTE: Agência Fapesp Bibliografia: Theory and observation of the onset of nonlinear structures due to eigenmode destabilization by fast ions in tokamaks V. N. Duarte, H. L. Berk, N. N. Gorelenkov, W. W. Heidbrink, G. J. Kramer, R. Nazikian, D. C. Pace, M. Podestà, M. A. Van Zeeland Physics of Plasmas Vol.: 24, 122508 DOI: 10.1063/1.5007811](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg5v9s9ZGvTZd5v7ff9IAezSPSPu1iVnXOs3e2YXlSqXhxwP6VVxjHpU8oM97khs2C5HdTtYCAxKdvUfhwev7dR2wBg7hk1t35zA1JU81AINbWbEGyhwoPaD-w4mvFQ71ZUPZFptGNcGT7r/s1600/23559671_1793239167636230_4390589191796675250_n.jpg)
![O ITER, primeiro protótipo de reator de fusão nuclear, será um laboratório, não produzindo eletricidade para a rede. [Imagem: ITER] Desafio da fusão nuclear Com as mais recentes esperanças depositadas na fusão nuclear sem radiação, a busca por domar o processo de geração de energia das estrelas continua dependendo não apenas da solução de problemas de engenharia, mas também de muito conhecimento fundamentado em ciência básica. A geração controlada e regular de energia por meio da fusão nuclear, com a conversão de hidrogênio em hélio, reproduzindo na Terra, em pequena escala, o que ocorre no Sol e em outras estrelas, é uma das grandes promessas tecnológicas para as próximas décadas. O maior protótipo de reator de fusão nuclear, o ITER - cujo nome significa "o caminho", em latim -, por exemplo, um megaprojeto internacional de €20 bilhões, não conseguirá fornecer energia para a rede elétrica. Ele será o primeiro equipamento do tipo tokamak - termo formado pelo acrônimo da expressão em russo para "câmara toroidal com bobinas magnéticas" - em que a energia gerada será maior do que a energia necessária para colocá-lo em funcionamento, mas servirá tão somente para testar as múltiplas complexidades técnicas inerentes ao processo, servindo de modelo para máquinas mais poderosas e capazes de gerar eletricidade útil. Fusão autossustentável Para que tudo isso dê certo, porém, existe uma questão crucial: garantir que o processo de fusão nuclear se torne autossustentável, impedindo que a perda de energia por meio de radiação eletromagnética e do escape de partículas alfa - o núcleo atômico do hélio, formado por dois prótons e dois nêutrons - desaqueça o reator. Resultados experimentais observados ao longo dos 20 últimos anos mostraram que a forma pela qual os íons rápidos (dentre os quais as partículas alfa) são ejetados do plasma varia muito entre diferentes tokamaks. Só que ninguém compreendia quais condições experimentais determinavam esse comportamento. Esse problema acaba de ser elucidado por um pesquisador brasileiro, Vinícius Njaim Duarte, atualmente realizando trabalho de pós-doutoramento no Laboratório de Física do Plasma de Princeton, nos Estados Unidos. A repercussão do trabalho de Vinícius foi tanta que, no maior tokamak dos Estados Unidos, o DIII-D, foram realizados experimentos dedicados a testar o modelo por ele proposto. E os resultados experimentais confirmaram as predições do modelo. "Ondas eletromagnéticas excitadas por partículas rápidas em tokamaks podem apresentar variações bruscas de frequência que, em inglês, são chamadas de chirping [o chilrear dos pássaros]. Não se compreendia por que em algumas máquinas isso aparecia e em outras não. Usando modelagem numérica bastante complexa e dados experimentais, Vinícius mostrou que a produção ou não do chirping - e, portanto, o caráter da perda de partículas e energia - depende do nível de turbulência do plasma existente no interior do tokamak, no qual estão ocorrendo as reações de fusão nuclear. Se o plasma não for muito turbulento, o chirping acontece. Mas, se for muito turbulento, não," explicou o professor Ricardo Magnus Galvão, que foi o orientador do doutoramento de Vinícius no Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IFUSP). Os dados experimentais colhidos no reator DIII-D, nos EUA, confirmaram o trabalho teórico do pesquisador brasileiro. [Imagem: V. N. Duarte et al. - 10.1063/1.5007811] Auto-organização Na fusão nuclear - diferente da fissão nuclear, que ocorre nos atuais reatores atômicos - os núcleos atômicos de elementos mais leves, como deutério (um próton e um nêutron) e trítio (um próton e dois nêutrons), que são dois isótopos do hidrogênio, se fundem, formando núcleos de elementos mais pesados, neste caso hélio - dois prótons e dois nêutrons -, gerando energia. "Para que a fusão possa ocorrer, é preciso superar a repulsão eletrostática entre os íons positivos. Isso só é possível se o gás ionizado [plasma] constituído pelos núcleos dos elementos leves for aquecido a temperaturas altíssimas, da ordem de dezenas a centenas de milhões de graus Celsius," explicou Ricardo. "Nessa temperatura elevadíssima, a vibração dos íons faz com que um se choque com o outro, vencendo a repulsão eletrostática. Um poderoso campo magnético confina o fluxo do plasma, impedindo que ele entre em contato com as paredes do equipamento. E as partículas alfa [núcleos de hélio] formadas, altamente energizadas, colidem com outras partículas do plasma, mantendo-o aquecido, de forma que a reação de fusão se torne autossustentável." O problema é que a interação ressonante entre partículas alfa e ondas presentes no plasma pode fazer com que sejam excitadas oscilações eletromagnéticas ou mesmo que partículas alfa sejam ejetadas, levando à perda de energia, ao desaquecimento do plasma e à eventual interrupção do regime de fusão nuclear. "O que Vinícius constatou foi que esse desfecho acontece de maneira auto-organizada, com produção do chirping, se o plasma não for muito turbulento. Mas, se for muito turbulento, não," explicou Ricardo. Os físicos experimentais já sabiam, empiricamente, como induzir maior ou menor turbulência, mas não sabiam que isso teria efeito na alteração da natureza espectral das ondas associadas às estruturas das partículas. A contribuição de Vinícius foi identificar o mecanismo-chave de controle e explicar o porquê. Em termos de aplicação tecnológica, trata-se de estabelecer um "optimum" de turbulência: suficiente para impedir a perda de partículas e energia de forma auto-organizada, mas não tanta que possa criar outros efeitos indesejáveis ao confinamento do plasma como um todo. FONTE: Agência Fapesp Bibliografia: Theory and observation of the onset of nonlinear structures due to eigenmode destabilization by fast ions in tokamaks V. N. Duarte, H. L. Berk, N. N. Gorelenkov, W. W. Heidbrink, G. J. Kramer, R. Nazikian, D. C. Pace, M. Podestà, M. A. Van Zeeland Physics of Plasmas Vol.: 24, 122508 DOI: 10.1063/1.5007811](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj2QkxXq1I4Xos2KPcwb3f7DowiHPWJQJvw_9PwkoAoIMLZHQ98ljRUsgq3QrHPD4oayKpEnWrZhJiXxo1Gki3Vbg3qBfMsgUvbZNHOlQBICD66DeFcCXNiPviZ3va39YeFVZ8Dfr4D_EFT/s1600/010115180109-transicao-alfven.jpg)