O projeto ITER é um reator experimental de energia de fusão
Iter
A fusão nuclear tem o potencial de fornecer energia quase ilimitada – mas antes mesmo de começar, o mundo deve construir um suprimento maciço de combustível de lítio enriquecido do zero.
“Uma das maiores peças de tecnologia ausentes é o estágio de enriquecimento, onde um tipo específico de lítio está concentrado”, diz Samuel Ward Na Woodruff Scientific Ltd, uma consultoria do Reino Unido focada em fusão nuclear. “Não temos uma solução que possa ser dimensionada para produzir as quantidades de combustível necessárias para uma futura frota de usinas de fusão”.
O lítio é um combustível crítico para a tecnologia de fusão mais comum no desenvolvimento, que mescla duas formas diferentes de hidrogênio para gerar energia. E a rara forma de lítio-6 do metallic, que representa apenas 7,5 % de todo o lítio que ocorre naturalmente, é o mais eficiente para sustentar o processo de fusão. Portanto, a maioria dos conceitos de poder de fusão depende do lítio “enriquecido”, onde o conteúdo de lítio-6 foi aumentado para mais de 50 % e, às vezes, até 90 % do complete.
Apenas uma demonstração planta de fusão – projetado para ir além Reatores experimentais de fusão Ao fornecer eletricidade líquida para a rede – exigiria entre 10 e 100 toneladas de lítio enriquecido para iniciar e sustentar operações, Ward e seus colegas encontrados em uma análise. Cada nova planta de demonstração que pode entrar on -line adicionaria a essa demanda.
A primeira planta desse tipo não estará pronta até cerca de 2040, o que dá ao mundo tempo para enriquecer mais lítio. Mas os planos de enriquecimento precisarão se mover rapidamente – um relatório diz que o suprimento atual de lítio-6 é “praticamente zero”. Os EUA têm um estoque da Guerra Fria: para apoiar a produção de armas nucleares, o governo produziu cerca de 442 toneladas de lítio enriquecido entre 1952 e 1963. No entanto, esse processo se baseou em mercúrio tóxico, que contaminou tanto o ambiente que o dano ainda está sendo limpo décadas depois.
Hoje, a necessidade mudou de quantidades limitadas de lítio altamente enriquecido – o requisito de armas nucleares – para quantidades muito maiores de lítio enriquecido em pureza mais baixa para fusão nuclear, diz Egemen Kolemen no Laboratório de Física do Plasma do Departamento de Princeton do Departamento de Energia dos EUA.
Para apoiar o poder de fusão precoce, os pesquisadores propuseram um modernizado e mais limpo versão do processo de enriquecimento – embora ainda dependa de mercúrio. No ano passado, o governo alemão concedeu financiamento a um projeto Isso visa ampliar esse tipo de enriquecimento de lítio e torná-lo econômico. “Planejamos encomendar a primeira fábrica de enriquecimento em Karlsruhe em 2028”, diz Michael Franck Na Argentum Vivum Options, uma empresa de consultoria na Alemanha envolvida no esforço.
“A única coisa que poderia fornecer lítio enriquecido suficiente (no) curto e médio prazo é um processo baseado em mercúrio”, diz Thomas Giegerich no Instituto de Tecnologia Karlsruhe, na Alemanha, que também está envolvido no projeto. No entanto, esse mesmo tipo de processo não será suficiente para atender às eventuais demandas de centenas ou milhares de plantas de fusão comerciais.
“É bem aceito que um processo baseado em mercúrio não seja sustentável para apoiar a implantação da Fusion Power em larga escala”, diz Adam Stein no Breakthrough Institute, um centro de pesquisa na Califórnia.
Alguns Métodos de enriquecimento sem mercúrio estão sendo investigados, mas eles não estarão prontos em um futuro próximo, diz Giegerich. A Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido também foi desenvolvimento de financiamento dos processos de enriquecimento de lítio mais limpos, como o uso de micróbios para isolar com eficiência o lítio-6.
“Embora outros processos não tenham sido demonstrados em escala comercial devido à falta de demanda atual e à necessidade de inovação adicional, é necessário ter sucesso”, diz Stein.
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