Uma empresa dos EUA está acelerando o caminho para a energia de fusão prática usando o vasto poder de computação do Google.
Ao aplicar softwares que podem melhorar por conta própria, a TAE Technologies reduziu tarefas que antes levavam de dois meses a apenas algumas horas.
O Google emprestou à empresa sua experiência em “machine learning” para ajudar a acelerar o cronograma de fusão.
A fusão nuclear promete um suprimento abundante de energia de baixo carbono, usando o mesmo processo que alimenta o Sol.
A energia nuclear existente é baseada na fissão, onde um elemento químico pesado é dividido para fornecer um mais leve. A fusão nuclear funciona combinando dois elementos de luz para fazer um mais pesado.
Para que a fusão se torne economicamente viável, deve primeiro gerar mais energia do que a quantidade que está sendo colocada. Mas ninguém ainda chegou a este ponto, apesar de um esforço de oito décadas para “construir uma estrela na Terra”. Os desafios são imensos, mas alguns na comunidade de fusão esperam que novos pensamentos e tecnologias disruptivas possam ajudar a quebrar esse paradigma.
“Quero entregar a fusão primeiro, mas quem a fizer é um herói”, disse à BBC News o executivo-chefe da TAE, Dr. Michl Binderbauer.
A TAE, localizada no frondoso Foothill Ranch, a sudeste de Los Angeles, arrecadou mais de US$ 880 milhões em financiamento privado. O apoio de alto perfil veio do Goldman Sachs, da família Rockefeller e do falecido Paul Allen, co-fundador da Microsoft. Seu conselho de administração inclui um ex-secretário de Energia dos EUA, Ernest Moniz.
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O cilindro de fusão de 30m (100 pés) de comprimento da empresa – chamado C2W “Norman” em homenagem ao fundador da TAE, o físico Norman Rostoker, que morreu em 2014 – representa uma abordagem diferente do “tokamak” em forma de rosquinha para ser usado para o maior experimento de fusão do mundo, o projeto ITER multibilionário.
Ao gerar um gás quente e eletricamente carregado chamado plasma, o dispositivo permite que partículas em movimento rápido se fundam, liberando energia. Mas controlar o plasma a dezenas de milhões de graus requer um sistema afinado. A experiência do Google em aprendizado de máquina – onde algoritmos de computador melhoram com a experiência – tem sido usada para “otimizar” o dispositivo de fusão do TAE.
A otimização, ou ajuste para melhor desempenho, é realizada quando algo no dispositivo muda, como o novo hardware sendo adicionado. Esse processo já levou cerca de dois meses, mas com o aprendizado de máquina, “agora podemos otimizar em frações de uma tarde”, explicou o Dr. Binderbauer.
“A forma como a taxa de aprendizado acelerou é incrível e nos permite fazer mudanças muito mais facilmente.” O aprendizado de máquina também é usado para reconstruir o que está acontecendo durante um experimento de fusão, ou “shot”. Várias vertentes de dados podem ser reunidas para uma compreensão mais profunda do processo.
“Isso é incrivelmente denso em computadores e é um problema até então, poucas pessoas tentaram atacar”, explica o CEO. Ele diz que os resultados da parceria com o Google podem tirar um ano do cronograma de longo prazo da empresa, que prevê um dispositivo de teste de fusão comercial até 2030.
A empresa já percorreu um longo caminho: Rostoker, professor da Universidade da Califórnia Irvine, fundou-a como Tri-Alpha Energy em 1998. Binderbauer, nascido na Áustria, foi um dos alunos de doutorado de Rostoker, e tornou-se ceo da empresa há quatro anos. Os dois físicos escolheram a abordagem da TAE, começando com os requisitos para uma usina de fusão e trabalhando para trás.
O dispositivo “Norman” de 150 milhões de dólares colhia duas bolas de plasma a velocidades supersônicas dentro do tubo. Os campos magnéticos, no que é conhecido como configuração invertida em campo (FRC), são usados para controlar o processo – que acontece em apenas 40 milionésimos de segundo.
De acordo com o Prof. Jeremy Chittenden, do Imperial College london, o TAE está “fazendo algo bem diferente do que todos estão fazendo”. Em vez de depender do calor do plasma para gerar partículas em movimento rápido para fusão, o dispositivo usa feixes de partículas externas que são disparados no gás quente, semelhante ao que acontece em um acelerador de partículas. “Essa é a sua fonte de fusão”, explica.
Esforços de fusão como o ITER usarão combustível composto por deutério e trítio – duas versões pesadas do elemento hidrogênio. Isso produz energia a partir da fusão a dezenas de milhões de graus C, que ainda está a uma temperatura mais baixa do que algumas outras opções. No entanto, há desvantagens: o trítio é radioativo, desgasta o interior dos reatores de fusão e tem um suprimento finito.
O dispositivo “Normando” alimenta suas reações com hidrogênio “regular” e deutério – uma escolha mais benigna, se menos potente. Mas estes são bons substitutos para o combustível que a TAE eventualmente quer seguir em frente – hidrogênio e boro. Isso não produz partículas de nêutrons e, portanto, pouca radioatividade, tornando as máquinas simples de atender e manter. Mas este combustível também requer temperaturas extremamente altas.
C2W “Norman” pode operar até 70 milhões de graus C, mas o combustível hidrogênio-boro requer que as temperaturas subam em um fator de 20-30, para vários bilhões de graus C. É um grande desafio: “Poderes de dez são um grande negócio na ciência”, diz Binderbauer, “Podemos chegar ao boro de hidrogênio? Estou muito convencido de que podemos.
O professor Roddy Vann, físico de plasma da Universidade de York, Reino Unido, que trabalha na fusão com tokamaks, disse: “Enquanto você tem que acertar a temperatura, a temperatura e a densidade e o tempo de confinamento energético têm que ser suficientemente altos, simultaneamente.”
Embora os nêutrons produzam alguma radioatividade na estrutura tokamak, ele explica, é também a sua energia que capturamos na fusão deutério-trítio “convencional”. No entanto, disse o Prof. Vann: “Se pudéssemos fazer fusão aneutrônica, e pudéssemos fazê-lo a temperaturas que eram alcançáveis, isso seria muito interessante.”
O Prof. Chittenden explicou: “Porque eles não estão fazendo isso através do calor, mas através da aceleração de partículas, essa desvantagem do [combustível hidrogênio-boro] cai”, acrescentando: “O ganho líquido ao perceber algo como uma usina de fusão comercial é potencialmente enorme, porque uma vasta fração do custo de uma planta deutério-trítio está lidando com os produtos radioativos.”
Binderbauer diz que a abordagem do TAE também é menos suscetível à turbulência – que dificulta a capacidade de controlar plasmas em tokamaks – e a vazamento de energia da máquina. Na verdade, a taxa de vazamento diminui à medida que a temperatura no dispositivo sobe, diz ele. “À medida que você fica mais energético, o comportamento fica mais gerenciável, mais previsível, mais confiável”, diz ele.
Dois reatores estão sendo planejados para seguir “Norman” – Copérnico e Da Vinci. Um objetivo fundamental dentro de uma década é produzir energia líquida, onde a saída da fusão excede a energia fornecida para iniciar reações.
Após quase 25 anos de existência, a TAE foi pioneira em tecnologia com aplicações além da fusão. Está refinando uma técnica chamada terapia de captura de nêutrons de boro com vistas ao seu uso no tratamento do câncer. E formou uma nova divisão para comercializar os sistemas de gerenciamento de energia a partir de seu trabalho em C2W “Norman” para uso nos setores de carros elétricos e armazenamento de energia.
Fonte: Yahoo