Pesquisadores na China realizaram as primeiras reações nucleares controladas entre hidrogênio e lítio em um dispositivo compacto, um grande avanço na tecnologia de geração de nêutrons que pode ter aplicações científicas, industriais e de defesa. O dispositivo, do tamanho aproximado de um extintor de incêndio, utiliza um método eletromagnético para criar uma “lanterna nuclear” capaz de encontrar rachaduras em asas de aeronaves, detectar explosivos e identificar vírus.
Fonte da imagem: AI generation Grok 3/3DNews
Tradicionalmente, nêutrons para fins científicos são produzidos por aceleradores potentes. O desenvolvimento chinês conseguiu resolver problemas semelhantes em um dispositivo portátil. Em um experimento de 30 minutos, o dispositivo gerou 10 bilhões de nêutrons rápidos por segundo, criando um feixe de partículas “do tamanho de uma unha”. No reator do canhão, prótons de hidrogênio se fundiram com núcleos de lítio para formar berílio e boro, produzindo nêutrons com energias de até 3 MeV (milhões de elétron-volts).
Como se sabe, para a fusão nuclear, os núcleos dos átomos precisam superar a repulsão de Coulomb. Em reatores termonucleares, isso requer correntes colossais e poderosos campos magnéticos para manter o plasma. Para criar um dispositivo portátil com um reator nuclear do tamanho de uma “xícara de chá”, cientistas chineses utilizaram um fenômeno bem conhecido chamado ressonância polarizada. Nesse processo, os spins dos prótons são alinhados, o que aumenta em milhões de vezes a probabilidade de iniciar uma reação termonuclear.
Curiosamente, o canhão de nêutrons, que parece ter saído diretamente de uma história de ficção científica, é alimentado por uma espécie de martelo. O percussor mecânico simplesmente atinge uma matriz cerâmica piezoelétrica, gerando pulsos de nanossegundos de milhões de volts. Essa “faísca” é enviada para o reator, transformando o gás hidrogênio em plasma.
Ao mesmo tempo, um campo eletromagnético rotativo é criado ao redor da câmara de trabalho, transformando o plasma superaquecido em uma esfera perfeita. Prótons de hidrogênio, liberados de elétrons, são acelerados em um cátodo revestido de lítio. As condições ambientais extremas criadas no processo forçam os núcleos de hidrogênio e lítio a se fundirem, gerando um fluxo de nêutrons de alta energia.
Fonte da imagem: Instituto de Pesquisa em Tecnologia de Controle Moderno de Xian
«A característica mais notável dessa reação é o uso de materiais completamente comuns: lítio e hidrogênio comuns, afirma a equipe do projeto do Instituto de Pesquisa em Tecnologia de Controle Moderno de Xian, uma agência de pesquisa de defesa na província de Shaanxi, no noroeste do país. “Esses elementos são facilmente disponíveis, mas apresentam altas seções de choque de reação, e efeitos adicionais de multiplicação de nêutrons são observados.”
Os nêutrons não têm carga e podem penetrar profundamente nos materiais. Trata-se de uma espécie de “lanterna nuclear” que pode ser usada para detectar compostos químicos e biológicos, incluindo a estrutura atômica de vírus. Tal configuração também auxiliará em testes não destrutivos dos menores defeitos e no tratamento de tumores em áreas profundas do corpo humano.
O consumo de energia da pistola é de apenas 10 W de corrente contínua. Portabilidade e autonomia são as propriedades mais valiosas de uma ferramenta como essa, que encontrará muitas aplicações populares.