{"id":5903,"date":"2013-10-07T20:45:22","date_gmt":"2013-10-07T23:45:22","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/hypercubic\/?p=5903"},"modified":"2013-10-07T20:45:22","modified_gmt":"2013-10-07T23:45:22","slug":"como-se-faz-uma-omelete-de-hidrognio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/hypercubic\/2013\/10\/como-se-faz-uma-omelete-de-hidrognio\/","title":{"rendered":"Como se faz uma omelete de hidrog\u00eanio?"},"content":{"rendered":"
\"Voc\u00ea<\/a>
Voc\u00ea vai precisar de: uma pequena pelota encapsulada de D-T e 192 feixes de laser.<\/figcaption><\/figure>\n

N\u00e3o se faz uma omelete sem quebrar os ovos, diz a sabedoria popular. S\u00f3 que tamb\u00e9m n\u00e3o \u00e9 preciso (literalmente) pisar em ovos para conseguir a tal omelete. \u00c9 importante quebrar os ovos em determinadas situa\u00e7\u00f5es, mas \u00e0s vezes o problema \u00e9 como<\/em> quebr\u00e1-los. Esse \u00e9 um dos problemas envolvidos na busca da fus\u00e3o nuclear. Segundo um novo estudo, \u00e9 mais f\u00e1cil fazer uma omelete nuclear se as cascas dos ovos forem um pouco mais duras.<\/p>\n

\u00c9 uma conclus\u00e3o contra-intuitiva, mas a omelete que estamos tentando fazer \u00e9 bastante incomum (ao menos na Terra). A fus\u00e3o nuclear \u00e9, basicamente, uma omelete de \u00e1tomos. Quando dois \u00e1tomos de hidrog\u00eanio s\u00e3o fundidos, formam-se um \u00e1tomo de h\u00e9lio e certa quantidade de energia (evidentemente, n\u00e3o se usam s\u00f3 dois \u00e1tomos de H numa rea\u00e7\u00e3o de fus\u00e3o). Como numa omelete, n\u00e3o adianta simplesmente colocar esses \u00e1tomos ou ovos bem juntinhos \u2014 \u00e9 preciso misturar bem o conte\u00fado de seus n\u00facleos. Tamb\u00e9m n\u00e3o basta aquecer uma frigideira, chocar os ovos um contra o outro e jogar seu conte\u00fado na frigideira com um pouco de queijo, leite e tempero a gosto at\u00e9 ficar no ponto \u2014 \u00e9 preciso fazer isso sob condi\u00e7\u00f5es muito, muito, muito precisas.<\/p>\n

Para fazer a omelete de hidrog\u00eanio, os temperos n\u00e3o s\u00e3o necess\u00e1rios, mas os cientistas v\u00e3o ter que usar um potente fog\u00e3o de laseres<\/em> e uma panela de press\u00e3o em vez de frigideira. Mais precisamente, vai ser necess\u00e1rio um fog\u00e3o a laser<\/em> com 192 bocas para uma panelinha min\u00fascula. Obviamente, n\u00e3o basta acender toda essa laserada<\/em> a todo g\u00e1s: tudo isso precisa ser acionado simultaneamente, em pulsos com intervalos de bilion\u00e9simos de segundo, focalizados numa pequena c\u00e1psula do tamanho de uma borrachinha destas de ponta de l\u00e1pis. Os cientistas chamam essa coisinha de hohlraum<\/em> (alem\u00e3o para \u201cespa\u00e7o oco\u201d), mas na pr\u00e1tica \u00e9 como uma panelinha de press\u00e3o mesmo.<\/p>\n

Dentro dessa panelinha de press\u00e3o p\u00f5e-se uma c\u00e1psula ainda menor, que cont\u00e9m amostras de dois is\u00f3topos de hidrog\u00eanio, deut\u00e9rio e tr\u00edtio (D-T). Essa c\u00e1psula min\u00fascula \u2014 do tamanho de uma bolinha da ponta de uma caneta esferogr\u00e1fica \u2014, com duas subst\u00e2ncias um pouco parecidas \u00e9 como um ovo s\u00f3, com gema e clara. Uma vez ligados, os laseres<\/em> sincronizados devem cozinhar aquela c\u00e1psula-ovo dentro do hohlraum<\/em> sob 500 terawatts de pot\u00eancia e 1,8 megajoules de energia \u2014 1000 vezes mais do que os EUA consomem a qualquer momento. Assim, cria-se um \u201cforno de raios-X\u201d que implode a c\u00e1psula D-T sob temperaturas e press\u00f5es compar\u00e1veis \u00e0s do centro do Sol. \u00c9 como tentar fazer uma omelete numa panela de press\u00e3o, mas sem quebrar os ovos at\u00e9 a press\u00e3o certa.<\/p>\n

A cozinha onde fica essa panela de press\u00e3o at\u00f4mica e o fog\u00e3o a laser de 192 bocas \u00e9 o NIF, o National Ignition Facility, localizado no\u00a0Lawrence Livermore National Laboratory em Livermore, California (EUA). Aberta em 2010, essa cozinha-laborat\u00f3rio j\u00e1 resolveu alguns dos problemas para conseguir a igni\u00e7\u00e3o \u2014 i.e., a omelete nuclear perfeita: uma rea\u00e7\u00e3o de fus\u00e3o hipercal\u00f3rica, que gere mais energia do que consome pra ser frita. Os principais desses problemas s\u00e3o como fornecer tamanha energia para todos aqueles laseres<\/em> ou como conter o plasma fundido hiperquente na c\u00e2mara de fus\u00e3o ou ainda como injetar mais combust\u00edvel \u00e0 medida que a fus\u00e3o avan\u00e7a. Antes de tudo isso, por\u00e9m, \u00e9 preciso pelo menos ter os ovos.<\/p>\n

Ainda que seja uma cozinha sofisticada, o NIF n\u00e3o \u00e9 uma instala\u00e7\u00e3o perfeita. O problema est\u00e1 justamente nos ovos de D-T. Como um ovo de galinha qualquer, os ovos de D-T s\u00e3o temperamentais: as irregularidades da casca os tornam ora quebradi\u00e7os demais, ora resistentes demais. N\u00e3o raro, a casca como um todo tem a resist\u00eancia certa para ser manipulada e cozida \u2014 exceto por um ponto fraco, capaz de desfazer o ovo inteiro. Nessas condi\u00e7\u00f5es quase imprevis\u00edveis, \u00e9 dif\u00edcil saber ao certo como quebrar um ovo para conseguir a omelete ou mesmo como manter um ovo intacto at\u00e9 acender o fog\u00e3o. Ainda mais quando esse ovo fica dentro de uma panela de press\u00e3o min\u00fascula.<\/p>\n

Em artigo rec\u00e9m-publicado no jornal Physics of Plasmas<\/em>, John Edwards (diretor-associado para confinamento inercial de fus\u00e3o do NIF) e seus colaboradores discutem o problema e relatam o que est\u00e3o tentando. \u201cEm alguns testes de igni\u00e7\u00e3o n\u00f3s medimos a dispers\u00e3o dos n\u00eautrons liberados e encontramos diferentes sinais de for\u00e7a em diferentes pontos ao redor da c\u00e1psula D-T\u201d, explica Edwards. \u201cIsso indica que a superf\u00edcie da casca n\u00e3o \u00e9 uniformemente lisa e que em alguns lugares \u00e9 mais fina e mais fraca do que em outros.\u201d<\/p>\n

Pontos fracos na casca dos ovos s\u00e3o mesmo um problema comum a qualquer cozinha, mas o cientista-cuca Edwards e seus cozinheiros tamb\u00e9m encontraram casos de clara grudenta, dif\u00edcil de sair da casca: \u201cEm outros testes, o espectro de raios-X emitido indicava que o combust\u00edvel D-T e a c\u00e1psula estavam se misturando muito \u2014 resultado de instabilidade hidrodin\u00e2mica \u2014, o que pode retardar o processo de igni\u00e7\u00e3o\u201d. \u00c9 claro que sem clara, sem omelete.<\/p>\n

Se a omelete parece complicada, que tal fazer um ovo cozido? Pode ser mais simples numa cozinha qualquer, mas n\u00e3o no NIF. \u201cO que n\u00f3s queremos fazer,\u201d explica o chef<\/em> Edwards, \u201c\u00e9 usar os raios-X para explodir a camada externa da c\u00e1psula de modo muito controlado, para que a pelota D-T seja comprimida at\u00e9 as condi\u00e7\u00f5es exatas para iniciar a rea\u00e7\u00e3o de fus\u00e3o.\u201d Isso \u00e9 meio que tentar cozinhar o ovo ao mesmo tempo em que se evapora a panela ao redor dele. Talvez seja mais f\u00e1cil se livrar da panela de press\u00e3o \u2014 aquela c\u00e1psula externa, do tamanho de uma borrachinha. S\u00f3 que a panela ainda \u00e9 necess\u00e1ria para cozinhar o ovo de deut\u00e9rio e tr\u00edtio at\u00e9 a consist\u00eancia certa.<\/p>\n

Pisando em ovos \u00e0s escuras, \u00e9 claro.<\/p>\n

Refer\u00eancia<\/strong>
\n\"rb2_large_gray25\"<\/a>M.J. Edwards et al.”Progress toward ignition on the National Ignition Facility”. Physics of Plasmas<\/em>: dx.doi.org\/10.1063\/1.4816115<\/a><\/p>\n

\n

[com informa\u00e7\u00f5es do phys.org<\/a>]<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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