Energia
Desvendando a Fusão Segura e Prática – Novas Perspectivas sobre Combustível Aprisionado
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Fusão & Eficiência de Combustível
Nuclear Fusion is potentially the ultimate green energy source, producing no dangerous byproducts, radioactivity (the only “waste” is helium), or greenhouse gases. And it could be powered by a fuel so abundant that it is a significant percentage of the entire Universe: deuterium, an isotope of hydrogen.
Mas isso também é uma forma de geração de energia muito difícil de alcançar. Requer replicar na Terra as condições no núcleo do Sol, com pressões tremendas e dezenas ou centenas de milhões de graus.
A fusão nuclear tem sido alcançada em laboratórios de física há décadas, mas uma reação de fusão com energia líquida positiva ainda não foi atingida. É isso que muitos estão correndo para conseguir, desde o megaprojeto internacional ITER até projetos comerciais de fusão como Commonwealth Fusion Systems e Proxima Fusion.
A viabilidade comercial dependerá não apenas de alcançar geração de plasma estável e com energia positiva, mas também da eficiência geral do processo.
Uma questão em aberto é a eficiência do combustível. Sabe‑se que o deutério é parcialmente absorvido pelas paredes dos reatores de fusão tokamak. Pesquisadores da Universidade de Princeton, Universidade da Califórnia, Universidade do Tennessee, Laboratório Nacional Sandia e General Atomics estão investigando isso.
Fonte: Princeton University
Eles publicaram seus resultados na Nuclear Materials and Energy1, sob o título “Deuterium retention behaviors of boronization films at DIII-D divertor surface”.
Deutério, Tritônio & Fusão
Quanto mais leve um átomo, mais energia potencial é liberada quando ele sofre fusão nuclear. Portanto, faz sentido que a maioria dos projetos de fusão nuclear se concentre em combinar variantes do hidrogênio, sendo a opção mais popular a fusão deutério‑trítio.
Fonte: Nature
A fusão deutério‑deutério também é possível, mas por razões técnicas, presume‑se que seja ainda mais difícil de alcançar comercialmente. Por isso, quase todos os projetos ou protótipos comerciais, como o ITER, planejam usar deutério‑trítio como combustível.
Um problema com o trítio é que ele é radioativo, ao contrário do deutério. Portanto, não se deseja acumular muito trítio no reator, nem perder o controle sobre ele. Isso não é apenas uma questão de segurança, mas também regulatória.
“Existem limitações muito rígidas sobre a quantidade de trítio que pode estar em um dispositivo a qualquer momento. Se você ultrapassar esse limite, tudo para, e a licença é revogada.
Portanto, se você quiser ter um reator funcional, precisa garantir que sua contabilidade do trítio seja precisa. Se você exceder o limite, isso é um obstáculo intransponível.”
Como o combustível deutério‑trítio provavelmente será usado em reatores de fusão nuclear comerciais, saber o que acontece com o combustível é muito importante. E já sabemos que parte dele é absorvida pelas paredes do reator.
Absorção de Deutério
As paredes dos reatores de fusão nuclear são feitas de grafite e revestidas com boro. O boro ajuda a reduzir as impurezas do plasma, como oxigênio, carbono e tungstênio.
Fonte: Nuclear Materials and Energy
Já se sabe há algum tempo que essas paredes revestidas de boro absorvem parte do deutério do plasma. No entanto, o mecanismo e a quantidade envolvida não eram claros.
Para entender isso, eles realizaram testes no DIII-D, um reator tokamak de fusão da General Atomics.
Eles descobriram que o culpado pela absorção de deutério não era o boro, mas o carbono.
Fonte: Nuclear Materials and Energy
O carbono e o boro juntos podem se ligar tão firmemente ao deutério que seria necessário temperaturas em torno de 1.000 graus Fahrenheit para quebrar a ligação, tornando muito desafiador remover o combustível sem danificar o sistema de fusão.
“O carbono deve ser minimizado. Embora não possamos reduzi‑lo a zero, usamos todos os meios disponíveis para diminuir a quantidade de carbono ao máximo.
Queremos eliminar todo o carbono e ter paredes de tungstênio limpas para garantir que os cálculos estejam ainda mais próximos do que será experimentado no ITER.”
Encontrando Soluções
Aprofundando a investigação, os pesquisadores descobriram que a exposição a um plasma com pequenas quantidades de contaminação de carbono aumentou significativamente a quantidade de deutério aprisionado.
Para cada cinco unidades de boro aprisionadas em uma amostra, duas unidades de deutério foram aprisionadas.
O fenômeno também depende da temperatura. Acima de 600.000°K (1 milhão °F), a retenção de deutério é limitada, e a parede libera o deutério novamente a 900.000°K.
No entanto, tais temperaturas que atingem o revestimento da parede são melhor evitadas para a estabilidade a longo prazo do material, portanto não é uma solução prática para evitar o acúmulo de combustível nas paredes do reator.
Uma solução mais provável é tentar limitar ao máximo absoluto quaisquer impurezas de carbono que possam chegar às paredes do reator, algo que até agora não se sabia que fosse tão importante.
Isto terá um impacto prático direto no design final e na fabricação das paredes do reator ITER.
“ITER e dispositivos futuros devem ter cuidado para minimizar a contaminação por impurezas de C a fim de reduzir a retenção de deutério.”
Também é provável que limite a praticidade ou viabilidade comercial de qualquer motor de fusão nuclear que use ladrilhos de grafite nas paredes (o grafite é composto por átomos de carbono), como o DIII‑D usado neste experimento, pois esse design provavelmente acumulará muito trítio ao longo do tempo para ser autorizado a operar como usina.
Conclusão
A fusão nuclear está se tornando progressivamente uma tecnologia bem compreendida, com o recorde de duração de plasma estável sendo batido regularmente, o mais recente sendo 22 minutos em uma colaboração franco‑chinesa.
Com a ajuda da IA, é provável que a fusão continue se tornando mais eficiente ao longo do tempo, até o ponto em que a energia líquida seja alcançada.
À medida que a tecnologia se aproxima da comercialização, novos desafios surgem, como seguir regulamentações referentes ao acúmulo de combustível e radioatividade, algo que os reatores experimentais tinham menos preocupação.
Afortunadamente, essas questões também estão sendo resolvidas, e otimizar a qualidade dos materiais usados nos reatores ajudará.
Combinado com melhorias constantes em nossa compreensão da supercondutividade, isso pode ajudar a tornar nossa dificuldade em gerar energia verde algo do passado nas próximas 1‑2 décadas.
Empresas de Fusão
Atualmente, nenhuma das empresas dedicadas exclusivamente a tornar a fusão nuclear comercialmente viável está listada publicamente. Estas incluem Helion, General Fusion (GFUZ ), Commonwealth Fusion, TEA Technologies, ZAP Energy, e NEO Fusion.
Você pode encontrar uma lista extensa de startups no espaço de fusão nuclear na página dedicada do Dealroom.
No entanto, uma empresa listada publicamente tem estado ativa no campo da fusão, com uma redireção de seu conceito da produção de energia para propulsão espacial: Lockheed Martin (LMT ).
LMT Gráfico de preços
Uma exceção notável ao domínio de startups privadas no campo é a empresa de capital aberto Lockheed Martin Corporation, um gigante da indústria de defesa.
A Lockheed tem trabalhado desde o início da década de 2010 em Compact Fusion, um reator de fusão nuclear que se esperava estar pronto na década de 2020. Contudo, foi anunciado que o trabalho no projeto foi interrompido em 2021.
A empresa tem sido muito discreta sobre este projeto desde o anúncio público de 2021. Até hoje, não está claro o que poderia ter levado a empresa a abandonar a ideia.
Ao mesmo tempo, parece que não abandonou totalmente o conceito, notavelmente com investimentos em 2024 na Helicity, uma startup que desenvolve um motor de fusão.
A ideia é propulsar espaçonaves com curtos pulsos de fusão. A Helicity planeja usar uma pistola de plasma, a mesma abordagem da General Fusion. Potencialmente, os resultados internos da Lockheed mostraram que seu design não poderia sustentar fusão de forma compatível com produção de energia.
Mas talvez, ao mesmo tempo, pulsos curtos sejam suficientes para a necessidade de propulsão no espaço e muito mais próximos de se tornar um produto real? Também seria mais adequado ao perfil geral da empresa, focado em aeroespacial e defesa.
Além dos projetos de fusão, a Lockheed Martin é uma das maiores empresas de aeroespacial & defesa do mundo, que cobrimos em detalhes em novembro de 2025 em “Lockheed Martin (LMT) Spotlight: A Leader In Defense and Aerospace”.
Em resumo, esta é a empresa por trás de aeronaves como os helicópteros Black Hawk ou o F-16, bem como equipamentos avançados como o F-35, aviões de radar voadores, ou aeronaves logísticas como o C-5 Galaxy & C-130J Super Hercules.
Fonte: Lockheed Martin
Também é a produtora de alguns dos sistemas de mísseis mais importantes das forças armadas dos EUA, como o JAASM, Javelin, ATACMS, e HIMARS, em demanda extremamente alta após o esgotamento dos estoques devido ao conflito na Ucrânia.
A Lockheed é a principal contratante para o design, desenvolvimento, teste e produção da espaçonave Orion, que pode ser a parte menos controversa de todo o programa Artemis.
A empresa está ativa em outros programas espaciais, como os satélites meteorológicos GOES‑R, a coleta de amostras de asteroides pela OSIRIS‑REx, a sonda de Júpiter JUNO, um colete de proteção contra radiação vestível AstroRad,
No geral, desde sistemas militares chave até programas espaciais e de fusão nuclear igualmente importantes, a Lockheed Martin está na vanguarda da inovação americana e parece ter mantido sua vantagem muito mais afiada que muitos de seus grandes concorrentes de contratantes de defesa.
Novidades sobre a Lockheed Martin Corporation
Referência do Estudo
1. Shota Abe et al. (2025) “Deuterium retention behaviors of boronization films at DIII-D divertor surface”. Nuclear Materials and Energy Volume 42, março de 2025, 101855.
