Fusão Nuclear

Fusão nuclear é o processo que alimenta o Sol — e pode ser o futuro da energia limpa na Terra. Ao contrário do que muita gente imagina, ela não tem nada a ver com as bombas nucleares. A fusão é o oposto da fissão: em vez de quebrar átomos pesados, ela une átomos leves para formar um novo elemento — e libera uma quantidade enorme de energia no processo.

A reação mais estudada para reatores é a fusão entre Deutério (D) e Trítio (T) — dois isótopos do hidrogênio. O Deutério é abundante em toda água do planeta. O Trítio é raro na natureza, mas pode ser produzido dentro do próprio reator a partir do lítio.

A fusão D-T produz um átomo de Hélio, um nêutron livre e 17,6 MeV de energia. Para ter uma ideia: 1 grama de combustível D-T equivale energeticamente a 9.085 litros de petróleo — mais de 7 vezes o que a fissão produz com 1g de urânio, e milhões de vezes mais que qualquer combustível fóssil.

Fonte: artigo científico de Olívia Omagari, Festival STEAM 2025, baseado em STACEY, W.M. Fusion Plasma Physics, 2012; e IAEA, Basic Fusion Physics.

Por que precisa de 100 milhões de graus?

Para que dois núcleos se fundam, eles precisam superar a repulsão elétrica entre si — a chamada barreira de Coulomb. No Sol, isso acontece por causa da enorme pressão gravitacional e temperatura de 15 milhões de graus Celsius no núcleo.

Na Terra, precisamos de temperaturas entre 100 e 200 milhões de graus Celsius. É aqui que entram os Tokamaks e Stellaradores.

Fonte: STACEY, W.M. Fusion Plasma Physics, 2012; DOE, Fusion Reactions.

O que é um Tokamak?

Tokamak é uma câmara de vácuo em formato de rosca (toroide) onde o plasma é criado e confinado por intensos campos magnéticos. A palavra vem do russo: câmara toroidal com bobinas magnéticas.

Dentro do Tokamak, o combustível de hidrogênio é aquecido até virar plasma — o quarto estado da matéria, onde os elétrons se separam dos núcleos. Bobinas supercondutoras ao redor do contêiner criam campos magnéticos que moldam e controlam esse plasma a milhões de graus, impedindo que ele toque as paredes.

O maior Tokamak em construção hoje é o ITER, na França — um projeto de 35 países. Em dezembro de 2025, o projeto reportou estar adiantado em relação ao cronograma revisado, com início das operações de fusão D-D previsto para 2035.

Fonte: Nuclear Engineering International, "ITER project back on track", dezembro de 2025. world-nuclear-news.org

E o Stellarador?

O Stellarador funciona com o mesmo princípio de confinamento magnético, mas com uma geometria diferente: suas bobinas externas são "torcidas" para criar um campo magnético mais complexo e estável — como um novelo emaranhado ao redor de um tubo.

Vantagem principal: pode operar de forma contínua, sem pulsos. O Tokamak funciona em pulsos; o Stellarador pode, em teoria, funcionar sem interrupção — o que o torna mais interessante para uma usina real.

Desvantagem: é muito mais difícil de projetar e construir. O maior Stellarador do mundo, o Wendelstein 7-X, fica em Greifswald, Alemanha.

Fonte: artigo da Olívia Omagari, STEAM 2025; XU, Y. A general comparison between tokamak and stellarator plasmas. ScienceDirect, 2016.

O modelo que construímos

Para o Festival STEAM 2025 do Colégio Bandeirantes, construímos um modelo físico de Tokamak em escala reduzida — com peças cortadas em impressora 3D, acabamento manual e fita de LED azul para representar o plasma confinado.

O modelo ajudou a explicar visualmente o que acontece dentro de um reator de fusão: o plasma (luz azul) circula no interior toroidal enquanto os campos magnéticos — representados pelas bobinas externas de madeira — o mantêm estável e longe das paredes.

Fonte própria — Festival STEAM 2025, Colégio Bandeirantes.

• 1920 — Hipótese de Eddington. O astrofísico Arthur Eddington propõe que o Sol é alimentado pela fusão de hidrogênio em hélio. Primeira vez que alguém liga fusão nuclear a uma fonte de energia estelar.
• 1934 — Primeira fusão em laboratório. Ernest Rutherford realiza a primeira reação de fusão nuclear controlada em laboratório, no Reino Unido.
• 1958 — Pesquisa torna-se pública. EUA e URSS desclassificam seus programas de fusão. Começa a cooperação científica internacional.
• 1968 — Tokamak soviético surpreende o mundo. O T-3 soviético alcança temperaturas de plasma 10 vezes maiores que qualquer máquina existente. O design Tokamak é adotado globalmente.
• 1974 — Brasil entra na pesquisa. Grupos de fusão são criados em paralelo na USP, UFRGS e UNICAMP, impulsionados pela crise do petróleo de 1973.
• 1999 — TCABR começa a operar na USP. O maior Tokamak do Hemisfério Sul é inaugurado no Instituto de Física da USP. Opera até hoje e está em processo de modernização.
• 2007 — ITER começa a ser construído. 35 países iniciam a construção do maior experimento de fusão da história, em Cadarache, sul da França.
• 5 de dezembro de 2022 — Ignição histórica no NIF. O National Ignition Facility (Lawrence Livermore National Laboratory, EUA) produz pela primeira vez mais energia de fusão do que a energia do laser entregue ao alvo: 3,15 MJ gerados com 2,05 MJ injetados.
• 2025 — ITER adiantado no cronograma. O Conselho do ITER reporta que o projeto está à frente do cronograma revisado, com gastos abaixo do previsto e metas de montagem sendo atingidas antes do prazo. Início das operações D-D previsto para 2035.

Fontes: LESTONE, J.P. History surrounding the Oliphant et al. Discovery of dd Fusion, 2024; PESTANA, A. ITER: os caminhos da energia de fusão no Brasil, FUNAG; DOE, energy.gov; Nuclear Engineering International, dez. 2025.

A pesquisa em fusão nuclear no Brasil começou formalmente em 1974, com grupos criados em paralelo na USP, UFRGS e UNICAMP — impulsionados pela crise do petróleo de 1973.

O marco mais simbólico foi o TBR-1: o primeiro Tokamak construído no Brasil, 100% nacional, com componentes do mercado de eletrônicos de São Paulo e montados artesanalmente na USP. Ele alcançou seu primeiro plasma de 7 milhões de graus Celsius.

Fonte: PESTANA, A. ITER: os caminhos da energia de fusão no Brasil. FUNAG.

Hoje, o Brasil opera três Tokamaks experimentais em universidades públicas:

TCABR — Instituto de Física da USP (São Paulo)

O maior Tokamak do Brasil e do Hemisfério Sul. Em processo de modernização com bobinas magnéticas inovadoras — deverá se tornar a primeira máquina do futuro Laboratório de Fusão Nuclear (LFN), a ser construído em Iperó (SP).

Fonte: SBPC, "Fusão nuclear pode produzir energia limpa", jul. 2023; O Cafezinho, maio 2026.

ETE — INPE (São José dos Campos)

Tokamak esférico construído a partir de projeto nacional iniciado em 1995. Obteve seu primeiro plasma em 2000.

NOVA — UFES (Vitória, ES)

Doado pelo governo japonês, opera no Laboratório de Plasma Térmico da Universidade Federal do Espírito Santo.

Fonte: UFES, "Novo equipamento permite ampliação de pesquisas". ufes.br

O maior desafio: falta de financiamento constante e continuidade de políticas públicas — a ponto de não existirem dados consolidados sobre o total investido em fusão no país.

Fonte: BARROS, M. "A fusão nuclear no Brasil". defesaemfoco.com.br, 2021.

Essa é a pergunta que mais ouço quando falo sobre fusão nuclear. E a resposta é: é fisicamente impossível.

Uma bomba nuclear usa fissão — a quebra descontrolada de urânio ou plutônio. A fusão requer condições extremamente precisas de temperatura, pressão e confinamento para acontecer. Se qualquer um desses parâmetros sair do controle — se o plasma resfriar mesmo que por um milésimo de segundo — a reação simplesmente para. É o oposto de uma explosão.

Além disso:

• A fusão não produz resíduos radioativos de longa duração. O principal subproduto é Hélio — inerte e inofensivo.
• O combustível (deutério e trítio) não pode ser usado para fabricar bombas.
• Não existe reação em cadeia. Sem abastecimento contínuo, o processo para imediatamente.

Em termos de segurança, a energia nuclear é uma das fontes com menor taxa de mortalidade por energia gerada. Segundo dados do Our World in Data (Oxford University), a taxa é de 0,04 mortes por terawatt-hora — comparado a 24,6 para o carvão. Nuclear resulta em 99,8% menos mortes que o carvão por unidade de energia gerada.

Fonte: Our World in Data, "What are the safest sources of energy?", atualizado em 2024. ourworldindata.org/safest-sources-of-energy