As usinas nucleares atuais operam com base na fissão nuclear, um processo que envolve a divisão de átomos de urânio ou outro material radioativo para gerar calor. Esse calor transforma a água em vapor, que aciona turbinas e produz eletricidade. No entanto, cientistas globalmente buscam desenvolver usinas baseadas na fusão nuclear, um mecanismo similar ao usado em armas nucleares e no Sol, visando diminuir a quantidade de resíduos radioativos gerados pelo setor industrial.
Gustavo Canal, professor do Instituto de Física (IF) da USP e responsável pelo Programa Nacional de Fusão Nuclear (PNFN), detalha as distinções entre os dois tipos de usinas. Ele explica que as usinas comerciais utilizam fissão, onde um núcleo pesado, como o urânio, é atingido por um nêutron, causando sua desestabilização e fragmentação, o que libera energia. O desafio reside em conter os fragmentos resultantes, pois eles são radioativos e podem causar danos ambientais futuros.
Em contraste, na fusão, em vez de quebrar um núcleo, utiliza-se um núcleo leve, como deutério e trítio, que são fundidos. Este processo gera um núcleo de hélio, que não apresenta problemas de radiação, além de um nêutron. Canal aponta que a maior parte da energia (cerca de 80%) é liberada pelo nêutron, e a energia total da fusão é dez vezes superior à obtida pela fissão.
Os deutério e trítio, frequentemente empregados em testes de fusão nuclear, são classificados como «hidrogenóides», que são átomos compostos por um núcleo, um único elétron e núcleos leves.
Segundo o professor, a pesquisa em fusão nuclear exige um consumo energético muito elevado, o que impede sua aplicação comercial em grande escala atualmente. Para iniciar a reação de fusão, é necessário aquecer um gás a impressionantes 150 milhões de graus Celsius, fazendo com que ele atinja o estado de plasma. Nessa condição, o gás deve ser mantido quente, consumindo energia, até que a altíssima temperatura — dez vezes mais quente que o centro do Sol — permita o início das reações de fusão.
No tokamak JET, na Inglaterra, o avanço mais significativo alcançado foi de 70% de eficiência na produção de energia em comparação com a energia gasta para manter o plasma aquecido. Outra abordagem para induzir reações de fusão é através da criação de plasma de alta temperatura utilizando lasers de potência elevada. Um reator está em construção na França, sob o consórcio internacional ITER, projetado para gerar dez vezes mais energia do que a consumida. Este equipamento requer a injeção de 50MW (megawatts) de potência para aquecer o plasma, sendo este aporte considerado um investimento essencial para obter rendimento.
Thiago Mastrangelo, professor do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA) da USP de Piracicaba, afirma que a energia de fusão nuclear é confiável e potencialmente mais segura que a fissão usada em usinas convencionais. Teoricamente, as usinas de fusão seriam mais seguras; em uma usina de fissão convencional, falhas no resfriamento podem levar à fusão e derretimento do combustível nuclear, podendo resultar em explosões como as vistas em Chernobyl, liberando diversos radioisótopos na água, ar e vapor, como ocorreu em Fukushima.
Mastrangelo esclarece que, embora o reator de fusão apresente riscos relacionados a altas temperaturas e campos magnéticos, estes não são do tipo catastrófico encontrado nos reatores convencionais. O principal subproduto da fusão é o hélio, um gás inerte. Contudo, devido à circulação de nêutrons, pode haver ativação de outros materiais, gerando alguns elementos radioativos, mas em uma escala muito menor que a observada em um reator de fissão tradicional.
Além da geração de eletricidade, Mastrangelo indica que a tecnologia de fusão nuclear pode ser aplicada em outras esferas sociais, como na indústria e na saúde. Embora o foco primário seja a eletricidade, o calor gerado pode ser aproveitado para produzir hidrogênio ou para dessalinizar água. Adicionalmente, os nêutrons do reator de fusão podem ser usados para fabricar radioisótopos destinados à medicina ou para criar ímãs supercondutores aplicáveis em equipamentos de ressonância magnética.
