Uma força magnética capaz de erguer um porta-aviões: estará a França a esconder a arma máxima da energia do futuro?

O dispositivo não é uma arma secreta, pelo menos não no sentido militar. É a peça central do Iter, uma vasta experiência de fusão nuclear que pretende transformar a energia das estrelas numa fonte fiável para a vida na Terra.

Um íman tão forte que reescreve o manual

No local do Iter, em Cadarache, a norte de Marselha, um cilindro imponente de metal e bobinas supercondutoras ocupou o seu lugar no centro de um futuro reator de fusão. Este componente, chamado Solenoide Central, tem 18 metros de altura, pesa cerca de 1.000 toneladas e consegue gerar um campo magnético de 13 teslas.

Treze teslas é cerca de 280.000 vezes mais forte do que o campo magnético que envolve naturalmente o nosso planeta. Os engenheiros gostam de dizer que, em teoria, um íman destes poderia levantar do chão um porta-aviões inteiro. Na prática, vai levantar outra coisa: um gás fervilhante, eletricamente carregado, mais quente do que o núcleo do Sol.

O Solenoide Central é suficientemente poderoso para puxar um navio de guerra de 100.000 toneladas, mas o seu verdadeiro alvo é um anel de plasma de hidrogénio.

O íman é construído a partir de módulos empilhados, cada um pesando tanto como um avião comercial. Estes módulos têm de ser alinhados com precisão milimétrica. Um ligeiro desalinhamento poderia desestabilizar as condições frágeis necessárias à fusão e colocar anos de trabalho em risco.

Apesar dos números intimidantes, o Solenoide Central não foi concebido para exibir força bruta. O seu verdadeiro papel é esculpir e controlar campos magnéticos invisíveis com uma finesse impressionante, mantendo um plasma a temperatura extrema suspenso no ar, sem nunca tocar nas paredes metálicas à sua volta.

Porque é necessário um íman tão monstruoso

A energia de fusão tenta copiar o que acontece nas estrelas. Sob pressão e calor extremos, átomos leves como o hidrogénio fundem-se, libertando quantidades tremendas de energia. O Iter segue esta ideia usando um dispositivo conhecido como tokamak: uma câmara em forma de donut rodeada por ímanes.

O “motor de arranque” de uma estrela engarrafada

O Solenoide Central funciona como um enorme motor de arranque. Ao alterar rapidamente o seu campo magnético, induz uma corrente elétrica através do gás no interior do tokamak, transformando-o em plasma. Neste estado, os eletrões libertam-se dos átomos e o gás começa a conduzir eletricidade e a responder fortemente às forças magnéticas.

No interior do Iter, este plasma tem de atingir temperaturas de cerca de 150 milhões de graus Celsius. É várias vezes mais quente do que o núcleo do Sol. Nenhum material conhecido conseguiria conter diretamente esse calor sem se vaporizar. Assim, a única opção é manter o plasma no lugar apenas com campos magnéticos.

O confinamento magnético permite ao Iter manter uma “estrela” em miniatura a flutuar dentro de um anel, sem nunca tocar em matéria sólida.

Segurar o fogo com magnetismo

O Solenoide Central trabalha com uma rede de outros ímanes para formar uma espécie de jaula tridimensional para o plasma. O desafio não é apenas a força, mas também a estabilidade e a precisão. Qualquer oscilação ou ondulação no campo magnético pode fazer o plasma escapar ou embater nas paredes.

Os investigadores que trabalham no confinamento magnético apontam vários desafios técnicos essenciais:

• Manter o plasma estável a temperaturas mais quentes do que o núcleo do Sol.
• Gerir as forças mecânicas massivas que os ímanes exercem entre si.
• Manter a supercondutividade a temperaturas criogénicas próximas do zero absoluto.
• Sincronizar todos os sistemas magnéticos para que respondam em microssegundos às alterações no plasma.

O próprio Solenoide Central é um íman supercondutor. Isso significa que as suas bobinas, quando arrefecidas a temperaturas extremamente baixas, podem transportar correntes elétricas enormes com praticamente nenhuma resistência. Esta é a única forma prática de gerar campos magnéticos tão intensos sem consumir quantidades absurdas de eletricidade.

Um raro exemplo de cooperação global que realmente funciona

Para lá do feito de engenharia, a história deste íman é também política. O Iter é uma das maiores colaborações científicas alguma vez tentadas. Reúne 35 nações, incluindo a União Europeia, os Estados Unidos, o Reino Unido, a China, a Índia, o Japão e a Rússia.

O Solenoide Central foi fabricado em segmentos pela General Atomics, nos Estados Unidos, e depois enviado através de oceanos e por estradas francesas estreitas até chegar a Cadarache. Cada segmento exigiu um percurso cuidadosamente planeado, comboios especiais, obras temporárias e um exército de técnicos e planeadores.

Das fábricas da Califórnia a uma floresta de pinheiros na Provença, cada deslocação dos módulos do íman parecia uma missão espacial em câmara lenta sobre terra.

Numa altura em que a geopolítica é muitas vezes definida por rivalidade e desconfiança, o Iter representa uma aposta diferente: que as nações podem juntar conhecimento, partilhar custos enormes e adotar uma visão de longo prazo sobre energia e clima.

Projeto	Objetivo	Característica-chave
Iter (França)	Provar que a fusão em grande escala é tecnicamente viável	Solenoide Central, campo magnético de 13 T
Laboratórios nacionais (Reino Unido, EUA, UE, etc.)	Desenvolver materiais e sistemas de controlo para a fusão	Tokamaks mais pequenos, diagnósticos de alta velocidade
Start-ups privadas de fusão	Acelerar reatores comerciais	Dispositivos compactos, designs alternativos de ímanes

Isto pode mesmo mudar o nosso futuro energético?

Se o Iter funcionar como planeado, não irá alimentar diretamente a rede elétrica. O seu objetivo é mais básico: demonstrar que reações de fusão sustentadas e com balanço energético positivo são possíveis em grande escala. As verdadeiras centrais viriam mais tarde, construídas por uma nova geração de reatores que copia e aperfeiçoa o design do Iter.

O impacto potencial é difícil de exagerar. Os reatores de fusão dependeriam sobretudo de isótopos de hidrogénio, como o deutério, que existe na água do mar, e o trítio, que pode ser produzido a partir de lítio. Estes combustíveis são muito mais abundantes do que o urânio e não criam resíduos altamente radioativos de longa duração.

Uma única banheira de água do mar e alguns quilogramas de lítio poderiam, em teoria, igualar a produção de energia ao longo da vida de milhares de toneladas de carvão.

As centrais de fusão não emitiriam dióxido de carbono durante a operação, e o risco de reações em cadeia descontroladas, como as temidas em reatores de fissão, é essencialmente inexistente. Se algo correr mal, o plasma simplesmente arrefece e a reação pára.

Os estrategas de energia veem três benefícios principais se a fusão se generalizar durante a segunda metade deste século:

• Terminar a dependência de combustíveis fósseis para eletricidade de base.
• Reduzir a poluição do ar e as emissões de gases com efeito de estufa.
• Atenuar tensões geopolíticas ligadas a reservas de petróleo e gás.

O que estes termos realmente significam

Fusão, supercondutores e solenoides em linguagem simples

Fusão nuclear é o processo em que dois núcleos atómicos leves, tipicamente formas de hidrogénio, se juntam para formar um núcleo mais pesado, libertando energia. É o oposto da fissão nuclear, em que átomos pesados são divididos.

Supercondutores são materiais que, quando arrefecidos a temperaturas muito baixas, permitem que a corrente elétrica flua com quase nenhuma resistência. Para ímanes como o Solenoide Central, isto significa que conseguem gerar campos magnéticos enormes sem se transformarem numa confusão quente e fumegante de energia desperdiçada.

Um solenoide é simplesmente uma bobina de fio, normalmente enrolada em torno de um cilindro. Quando a corrente passa, gera um campo magnético. Um “solenoide central” é a bobina principal colocada no meio de um sistema magnético maior, onde desempenha um papel de controlo.

O que pode correr mal - e o que pode correr bem

A fusão não é isenta de riscos nem garantida. Os projetos são longos, complexos e caros. Atrasos na construção, falhas técnicas ou mudanças políticas podem abrandar o progresso. Há também a questão da confiança pública: mesmo que a fusão seja mais segura do que a fissão, tudo o que envolve “nuclear” tende a levantar preocupações.

Do lado técnico, os engenheiros ainda precisam de provar que conseguem gerir um bombardeamento intenso de neutrões, lidar com trítio em segurança e construir materiais capazes de sobreviver anos num ambiente tão extremo. O próprio Solenoide Central tem de funcionar sem falhas durante décadas, ligando e desligando correntes intensas.

Pelo lado positivo, o progresso numa área tende a repercutir-se noutras. Avanços em ímanes supercondutores podem melhorar scanners de ressonância magnética nos hospitais ou aumentar a eficiência de aceleradores de partículas. Melhores algoritmos de controlo do plasma podem encontrar aplicações noutras indústrias de alta tecnologia que dependem de feedback ultrarrápido e automação.

Para cientistas e engenheiros mais jovens, o Iter é também um campo de treino. As pessoas que hoje aprendem a lidar com este íman capaz de levantar um porta-aviões podem ser as mesmas que desenharão centrais de fusão compactas perto de cidades ou polos industriais nas décadas de 2050 e 2060.

Se isso acontecer, o enorme cilindro que agora se ergue numa vala de construção na Provença será visto não apenas como uma curiosidade de engenharia, mas como o momento em que a humanidade começou a aprender a manter uma pequena estrela estável, usando nada mais do que linhas invisíveis de força magnética.