O Reator Termonuclear Experimental Internacional (Iter, http://www.iter.org) é um projeto internacional de pesquisa e desenvolvimento conduzido por sete parceiros do mundo inteiro para demonstrar a viabilidade científica e técnica da utilização da energia de fusão — que surge a partir da combinação dos núcleos ou centros de dois átomos ─ como fonte de energia para atender à crescente demanda mundial. O Iter será construído em Cadarache, França, para operação até 2016.

Norbert Holtkamp Cortesia: Iter

O Dr. Norbert Holtkamp foi indicado principal diretor-geral adjunto e líder do projeto de construção do Iter. Nasceu na Alemanha e trabalhou na Deutsches Elektronen Synchroton, em Hamburgo, Alemanha, e no Fermi National Accelerator Laboratory, em Illinois. A partir de 2001, coordenou e liderou o projeto e construção do acelerador da Fonte de Nêutrons de Espalação (SNS) do Laboratório Nacional de Oak Ridge do Departamento de Energia dos EUA. Concluída em maio de 2006, a SNS custou US$ 1,4 bilhão e é uma fonte baseada em acelerador de partículas subatômicas que produzirá os feixes de nêutrons pulsados mais intensos do mundo para utilização em pesquisa científica e desenvolvimento industrial.

Em um mundo onde as necessidades energéticas aumentam rapidamente, superando a capacidade de oferta, cientistas do mundo inteiro exploram a energia do sol e das estrelas para atender à crescente demanda do planeta. União Européia, República da Coréia, China, Índia, Japão, Rússia e Estados Unidos estão criando a Organização Iter para desenvolver esse meio de geração de energia. Nesta entrevista, o Dr. Norbert Holtkamp, indicado diretor-geral adjunto do Iter e cientista responsável pela construção do maior reator de fusão do mundo, fala sobre o Iter e os avanços da pesquisa sobre a energia de fusão. Dr. Holtkamp conversou com Cheryl Pellerin, redatora de Ciência da Global Issues.

Pergunta: O que é o projeto Iter?

Holtkamp: Iter é a abreviação de Reator Termonuclear Experimental Internacional e também significa caminho em latim. O Iter é um esforço para construir o maior reator de fusão do mundo. Existe atualmente uma versão bem menor dele. O JET — Joint European Torus –, maior reator experimental de fusão nuclear existente, iniciou sua operação em 1983 próximo a Culham, Inglaterra. O Iter é o próximo estágio na construção de reatores de energia de fusão para gerar eletricidade.

P. Qual o significado de fissão e de fusão?

Holtkamp: Fissão é a obtenção de energia a partir da fragmentação de núcleos atômicos pesados. É um processo que é controlado no reator nuclear e não controlado na bomba nuclear. Fusão é o amálgama de dois núcleos leves. No caso do Iter, basicamente são fundidos dois núcleos de hidrogênio. Quando isso acontece, há liberação de energia.

P. Por que a fusão é melhor que a fissão nesse projeto?

Holtkamp: Muitos reatores de fissão nuclear estão em funcionamento e produzindo energia, de modo que a fissão comprovadamente funciona. A fusão é algo que ainda não funciona, é um projeto de pesquisa. Tanto a fissão como a fusão são processos nucleares, mas fundamentalmente diferentes. A vantagem da fusão é que um dos subprodutos da reação, o hélio, não é radiativo e o outro, um nêutron, é usado para fabricar o trítio, isótopo do hidrogênio, a partir de materiais contendo lítio que circundam o plasma [gás ionizado]. No reator de fissão, quando você quebra esses núcleos, as duas peças que restam são radiativas. Em um processo de fusão, isso não ocorre ─ a câmara que circunda os núcleos torna-se levemente radiativa, mas não os subprodutos.

A grande vantagem da fusão é que o deutério e o lítio, usados para produzir o trítio, estão disponíveis em grande quantidade ─ são abundantes na terra e no mar. Isso não ocorre com os reatores de fissão, nos quais é necessário usar urânio, que tem pouca oferta, ou algo semelhante para operá-los. Mas ainda não é justo vender a fusão como um processo melhor porque os dispositivos construídos até o momento ainda são experimentais, não são reatores. Os cientistas ainda estão pesquisando a forma de utilizar a fusão para criar energia. Se o Iter for bem-sucedido, será o primeiro reator de fusão a gerar mais energia do que consome. Isso é um grande passo.

P. De onde surgiu a idéia do Iter?

Holtkamp: Surgiu de uma cooperação internacional em pesquisa de fusão proposta pelo presidente soviético Mikhail Gorbachev em encontro com o presidente da França François Mitterrand e depois com o presidente dos EUA Ronald Reagan na Cúpula de Genebra de 1985. Os três presidentes se reuniram e decidiram fazer alguma coisa com relação aos recursos energéticos e verificar que outras fontes de energia a ciência poderia disponibilizar caso o carvão e o petróleo acabassem. A fusão sempre foi um tema da pesquisa internacional e, nessas cúpulas, a energia naturalmente é um grande tema de discussão. Ela move economias, Estados. Não foi uma discussão científica, mas os presidentes se uniram e declararam que seria algo que deveríamos fazer. Deveríamos unir os cérebros do mundo, fazer a pesquisa e compartilhar seus resultados.

P. Quais são os objetivos científicos do Iter e o que se propõe demonstrar?

Holtkamp: O Iter será o primeiro reator de fusão a criar mais energia do que consome. Os cientistas medem isso em termos de um simples fator ─ que chamam de Q. Se o Iter cumprir todos os seus objetivos científicos, criará 10 vezes mais energia do que a que lhe é suprida. O dispositivo mais avançado, o JET da Inglaterra, é um protótipo menor que em seu estágio científico final atingiu um Q de quase 1, significando que gera tanta energia quanto a que nele foi aplicada. O Iter será o caminho para superar essa marca ─ uma demonstração de criação de energia no processo de fusão ─  atingindo um Q de 10. A idéia é aplicar cerca de 50 megawatts e produzir 500 megawatts. Assim, parte do objetivo científico do Iter é garantir que esse Q de 10 seja atingido.

Outro aspecto do objetivo científico é que o Iter terá queima longa ─ uma extensão de pulso de até uma hora. O Iter é um reator experimental e não pode gerar energia o tempo todo. Quando começar a operar, funcionará até uma hora e depois precisará ser desligado. A importância disso é que, até o momento, os dispositivos desse tipo que podemos construir têm tempos máximos de queima de apenas segundos ou décimos de segundo. O JET obteve seu Q de 1 com queima de cerca de dois segundos em pulso de 20 segundos. Mas vários segundos não são uma operação constante. É como dar partida a um carro ─ ligar o motor e depois desligá-lo não é fazer o carro funcionar. Quando você dirige seu carro por meia hora, isso significa que ele está funcionando de maneira constante e que você pode realmente dirigi-lo.

Então, o que o Iter produzirá técnica e cientificamente é um Q de 10 e queima prolongada.

P. Qual é o cronograma do projeto Iter?

Holtkamp: Isso dependerá da rapidez de formação da equipe em Cadarache e do sucesso dos parceiros na construção dos componentes que lhes forem atribuídos. Além do financiamento anual adequado do projeto, que precisa ser acordado. O esforço geral é para que o Iter comece a funcionar em 2016. Não posso prometer isso porque só o processo de planejamento detalhado que ocorrerá no próximo ano poderá confirmá-lo. Portanto, ainda não me sinto disposto a me comprometer com 2016. Quando concluído, o Iter funcionará de 25 a 30 anos.

P. Poderia descrever a fases do Iter?

Holtkamp: A fase 1 é antes da construção. Oficialmente o Iter ainda não existe como organização porque os sete parceiros ainda não assinaram e ratificaram os documentos. Espera-se que isso aconteça até o fim do ano. Os parceiros decidiram como será o funcionamento da organização internacional que sustenta o Iter. É uma verdadeira história de sucesso. Levou pouco mais de quatro anos para a conclusão das negociações sobre como isso deveria ser feito e para decidir que a sede do Iter seria na França. Ao mesmo tempo, se você examinar o que os parceiros declararam, verá que o acordo inteiro não passa de um documento com menos de uma polegada de espessura. Impressiona muito o fato de sete parceiros decidirem sobre a fundação de um novo laboratório internacional em documento tão pequeno.

Estamos iniciando agora a fase de construção ─ construção do dispositivo, das instalações e peças do tokamak [câmara toroidal, utilizada na pesquisa de fusão, na qual o plasma é aquecido e confinado por campos magnéticos. O termo tokamak deriva da palavra russa para "câmara toroidal em bobinas magnéticas"] e depois vamos montá-lo e colocá-lo em funcionamento.

A fase de operação são os 25 ou 30 anos seguintes, quando todos os experimentos serão feitos. Como é um dispositivo experimental, o Iter não terá desempenho pleno no dia seguinte à sua montagem. As pessoas precisam aprender como operá-lo, saber os macetes, descobrir onde estão os problemas, se esforçar para atingir os objetivos científicos e até superar esses objetivos.

Depois se inicia a Fase de Desativação; uma parte das fases de construção e operação é o planejamento da desativação. Mencionei antes que os subprodutos da fusão não são muito radiativos, mas a câmara – o local onde ocorre esse processo – é muito radiativa. Como qualquer outro hardware radiativo, ela precisa ser desativada e descartada de uma maneira que não agrida o meio ambiente. Isso faz parte da fase de desativação, que durará cerca de cinco anos.

P. Por que a cooperação científica internacional é fundamental para o Iter?

Holtkamp: A energia é um problema de todos os países do mundo. Se você examinar os sete parceiros – União Européia, República da Coréia, China, Índia, Japão, Rússia e Estados Unidos – e contar as pessoas que vivem nesses países, verá que correspondem a mais da metade da população mundial. O interesse é claro e de fácil explicação. Na minha opinião, a cooperação científica é igualmente clara. Há conhecimento sobre dispositivos de fusão no mundo inteiro e para termos êxito com um dispositivo complicado de tal magnitude precisamos contar com a ajuda das pessoas mais inteligentes. Além disso, há um grande benefício na cooperação internacional porque pessoas de diferentes culturas contribuem com idéias diferentes. Em um ambiente cientificamente competitivo, isso leva a um dispositivo científico melhor.

P. O que acontecerá no fim do projeto Iter?

Holtkamp: O programa de fusão é internacional, muito difundido. As pessoas já consideram que o Iter será bem-sucedido e estão pensando na etapa seguinte: um protótipo comercial de reator de fusão chamado DEMO. Para que ele seja construído, o Iter precisa funcionar. Precisamos atingir nossos objetivos científicos, pois isso significa que os conceitos que estamos propondo são viáveis. Contudo, concordo que se deve pensar sempre no futuro. Além disso, durante os 25, 30 anos de funcionamento do Iter, o conhecimento aumentará gradualmente e a próxima etapa poderá ser mais bem definida.

As opiniões expressas neste artigo não refletem necessariamente a posição nem as políticas do governo dos EUA e dos parceiros do Iter.