A startup de fusão nuclear Inertia Enterprises afirmou ter conseguido reduzir o tempo necessário para fabricar as cápsulas de combustível de vários dias para minutos em algumas etapas do processo e de uma semana ou mais para cerca de duas ou três horas por cápsula quando todo o processo é considerado. A empresa considera que esse avanço elimina um dos dez obstáculos que precisa superar antes de construir uma usina de energia de fusão comercialmente rentável.
A Inertia utiliza uma tecnologia desenvolvida na National Ignition Facility (NIF), uma instalação de pesquisa complexa vinculada ao Lawrence Livermore National Laboratory. A fabricação das cápsulas de combustível na NIF levava uma semana ou mais e custava grandes quantias, porque a instalação produz um número limitado de cápsulas por ano para fins experimentais, e não para abastecer uma usina elétrica em escala industrial.
De um protótipo experimental a um processo fabricável
Jeff Lawson, cofundador e diretor executivo da empresa, afirmou que a Inertia tratou as cápsulas da NIF como protótipos que deveriam ser transformados em um produto fabricável em grandes quantidades. Por isso, a empresa recorreu a engenheiros industriais, entre eles funcionários contratados de empresas como a Apple, com o objetivo de redesenhar o processo para adequá-lo à produção repetitiva dentro de uma fábrica.
A cápsula é composta por uma concha esférica de diamante, seguida por uma fina camada congelada de deutério e trítio, os dois isótopos do hidrogênio utilizados como combustível para a fusão. As camadas cristalinas contêm uma mistura gasosa dos dois isótopos. As camadas precisam se aproximar muito da forma esférica ideal, porque pequenas imperfeições podem dificultar o processo de ignição e limitar a energia produzida.
A cápsula é então revestida por uma concha dourada conhecida como hohlraum, que converte a energia do laser em raios X que comprimem o combustível. Quando o processo é bem-sucedido, os átomos se fundem e liberam energia. Por isso, a Inertia precisava acelerar a fabricação sem se afastar significativamente das propriedades físicas comprovadas pelos experimentos da NIF.
O que muda na prática?
Após várias rodadas de desenvolvimento, a empresa afirmou ter conseguido fazer os cristais crescerem em cerca de 30 minutos, em vez de um período que poderia chegar a uma semana na NIF. Ela também desenvolveu o processo em colaboração com a NIF, no âmbito de uma parceria entre os setores público e privado, e afirma que ele pode ser ampliado para a escala industrial.
A Inertia planeja utilizar um laser quatro vezes mais potente que o laser atualmente existente na NIF. A empresa afirma que a energia adicional oferece uma margem maior, permitindo aceitar certo grau de imperfeições nas cápsulas, o que também ajudou a reduzir o tempo de fabricação. Segundo Lawson, o aumento da potência do laser representa parte da estratégia da empresa para oferecer margem operacional nos demais componentes do sistema.
Impacto da redução sobre o trítio e o tamanho da usina
O impacto da aceleração da fabricação das cápsulas não se limita à produtividade. O trítio é um material radioativo que exige cuidados especiais durante o manuseio e também é caro; seu preço chega a cerca de 30 mil dólares por grama, enquanto o estoque mundial não ultrapassa aproximadamente 25 quilogramas, segundo a revista Science.
A Inertia pretende produzir seu próprio trítio com a ajuda de reações de fusão, mas precisará de um estoque inicial para começar a operar. A redução do tempo de fabricação das cápsulas limita a quantidade de trítio que precisa ser mantida a qualquer momento. A empresa espera que sua usina comercial de grande escala consuma dez cápsulas de combustível por segundo, o que torna o tempo de fabricação e o armazenamento fatores práticos que influenciam o tamanho e a eficiência da instalação, mas isso, por si só, não resolve os demais desafios necessários para chegar a uma usina rentável.