Fusão nuclear: por que na Terra precisa ser 10 vezes mais quente que o Sol?

Mais quente que o Sol e sempre a 30 anos de distância

Na Terra, aquecemos o combustível a 10 vezes a temperatura do centro do Sol. O núcleo do Sol tem cerca de 15 milhões de graus Celsius. Na Terra, máquinas de fusão comuns aquecem combustível a cerca de 150 milhões de graus Celsius. Por que precisamos de mais calor que o próprio Sol?

Há uma velha piada entre cientistas da fusão: a energia de fusão está sempre a 30 anos de distância. Digite "a fusão está sempre" no Google, e "a 30 anos de distância" aparece na hora. A fusão nuclear faz o Sol brilhar: núcleos atômicos leves se juntam e liberam energia. Uma usina faria o mesmo na Terra, transformando essa energia em eletricidade.

Em dezembro de 2022, um laboratório californiano de laser anunciou que um experimento de fusão liberou mais energia que seu laser entregou ao combustível. Manchetes no mundo todo chamaram aquilo de avanço. Em 2026, China constrói máquina que espera mostrar que a fusão gera energia por volta de 2030. Uma startup americana tem contrato para ligar usina de fusão à rede até o fim de 2028.

O maior projeto de fusão da Terra, ITER na França, planeja usar combustível de fusão de verdade a partir de 2039. Afinal, a fusão está quase chegando ou ainda a 30 anos de distância? E essa piada é mesmo justa? Todo esse calor explica isso? Se o Sol precisa de só 15 milhões de graus, por que precisamos de 150?

O Sol precisa de apenas 15 milhões de °C

Núcleos atômicos se repelem. Todo núcleo tem carga elétrica positiva, e cargas iguais se repelem. Para fundir, dois núcleos precisam chegar muito perto apesar da repulsão; quanto mais quente o combustível, mais rápido se movem e mais perto chegam. Pela física clássica, os prótons do núcleo solar são lentos demais para chegar tão perto.

Por essas regras, o Sol nem deveria brilhar. O tunelamento quântico o salva. No mundo atômico, uma partícula sem energia para vencer a barreira ainda pode surgir do outro lado, por acaso. É como uma bola lenta demais para subir uma colina, mas que às vezes aparece além dela.

Até o primeiro passo da cadeia de fusão solar exige outro evento raro: um dos dois prótons vira nêutron no momento certo. Um próton típico do núcleo espera cerca de 10 bilhões de anos antes de se fundir. Como então o Sol brilha tanto? A gravidade comprime o núcleo a cerca de 150 gramas por centímetro cúbico.

É quase oito vezes mais denso que o ouro. O núcleo é enorme, então uma reação raríssima acontece um número enorme de vezes por segundo. Um metro cúbico do núcleo solar produz apenas cerca de 250 a 300 watts de calor. É o que libera uma pilha de esterco desse tamanho, e menos que um corpo humano.

O Sol não é uma fornalha feroz, mas lenta, mantida pela gravidade e com bilhões de anos de sobra. Na Terra, não temos gravidade esmagadora, núcleo do tamanho de uma estrela nem bilhões de anos para esperar. Por isso, pagamos com temperatura.

Por que a Terra precisa de 150 milhões de °C

Na Terra, a fusão mais fácil é entre duas formas pesadas de hidrogênio. Deutério é hidrogênio com 1 nêutron extra, obtido da água. Trítio tem dois nêutrons extras e existe muito pouco no mundo. Ao se fundirem, formam um núcleo de hélio e um nêutron muito energético.

Para isso ocorrer com frequência suficiente, o combustível precisa chegar a cerca de 150 milhões de graus Celsius. Nessa temperatura, não resta nenhum gás comum. Elétrons se soltam dos átomos, deixando uma sopa quente de elétrons livres e núcleos carregados: o plasma. Há plasma em relâmpagos e letreiros de neon, mas numa máquina de fusão é muito mais quente, e o hidrogênio vira núcleos nus.

Mas o calor sozinho não basta. Em 1955, John Lawson calculou o que o combustível precisa para a fusão render mais energia que o aquecimento. A resposta multiplica três coisas: densidade, temperatura e o tempo em que o combustível retém calor. Essa medida se chama produto triplo, e o mínimo é o critério de Lawson.

Pense numa fogueira: ela só continua se estiver quente o bastante, com lenha bem compactada e sem perder calor rápido demais. A CEA, agência francesa de energia atômica, coloca a melhor temperatura para um tokamak, uma máquina de fusão em forma de rosquinha, com temperatura entre cento e cinquenta milhões e duzentos milhões de graus. O plasma precisa manter sua energia por mais de um segundo.

Um segundo parece pouco: o combustível é 10 vezes mais quente que o núcleo solar. Em maio de 2025, Wendelstein 7-X, na Alemanha, bateu recorde mundial do produto triplo, mantendo o plasma por 43 segundos. Recordes assim são passos rumo à meta, não a meta.

Como conter 150 milhões de °C?

Como manter algo a 150 milhões de graus? Nenhum material pode tocá-lo. A maioria dos laboratórios escolheu ímãs. O plasma é feito de partículas carregadas, que seguem linhas de campo magnético.

Um tokamak é uma câmara de vácuo em forma de rosquinha, envolta por ímãs potentes que mantêm o plasma longe das paredes. Tokamak é abreviação russa de "câmara toroidal com bobinas magnéticas". Mas o plasma não fica parado. Ele se retorce, incha e vaza, um pouco como tentar segurar gelatina.

Redemoinhos e oscilações repentinas no plasma, chamados de turbulência e instabilidades, levam calor às paredes. Em 1982, pesquisadores do tokamak ASDEX, perto de Munique, na Alemanha, descobriram um estado que retinha melhor o calor: o modo de alto confinamento, ou modo H. Mas o modo H também traz rajadas na borda, os chamados modos localizados na borda, ou ELMs.

Numa máquina do tamanho do ITER, elas poderiam derreter partes da parede. Há outra maneira: sem ímãs, comprimir uma cápsula minúscula de combustível com laser tão rápido que queima antes de se desfazer. Chama-se confinamento inercial. Voltaremos a ele.

1968: o donut soviético

Durante anos, a fusão magnética enfrentou dificuldades. Em Princeton, nos EUA, os stellarators, outro tipo de máquina de fusão magnética, não conseguiam passar de cerca de um milhão de graus nem manter o calor por mais de um milésimo de segundo. Em agosto de 1968, cientistas da fusão do mundo todo se reuniram numa conferência em Novosibirsk, na Sibéria.

Uma equipe soviética liderada por Lev Artsimovich informou que seu tokamak T-3 havia passado de 10 milhões de graus. E manteve o calor por dezenas de milissegundos. Muitos cientistas ocidentais não acreditaram. Segundo as páginas históricas do ITER, Mel Gottlieb, chefe do laboratório de Princeton, disse a Artsimovich: "Isso não é possível!"

O relato do ITER chama o resultado soviético de um estrondo. Então, em plena Guerra Fria, uma equipe de cientistas britânicos foi a Moscou para medi-lo. A Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido chama isso de "ruptura quase sem precedentes da 'Cortina de Ferro'." Uma pequena equipe do Laboratório de Culham, na Inglaterra, chegou na primavera de mil novecentos e sessenta e nove.

Levaram cerca de cinco toneladas de equipamentos, incluindo seu próprio laser. O método era o espalhamento Thomson: lançar luz de laser no plasma; a dispersão mostra a temperatura dos elétrons. No começo de agosto, tinham cerca de 88 disparos. Um deles, Mike Forrest, disse depois: "Ficamos um pouco assustados."

As temperaturas medidas ficaram na faixa de 10 milhões de graus. Publicaram os resultados na Nature em 1969. A afirmação soviética resistiu ao teste. Princeton converteu um stellarator em tokamak e igualou o resultado soviético uns seis meses depois.

Laboratórios nos EUA, França, Japão e Alemanha adotaram tokamaks. A rosquinha venceu, e o ITER também é tokamak. O otimismo cresceu, e os planos também.

De onde veio de verdade a história dos “30 anos”

Em julho de 1976, a Administração de Pesquisa e Desenvolvimento Energético dos EUA, ERDA, publicou um plano de energia de fusão. Um ano depois, o trabalho da ERDA foi incorporado ao novo Departamento de Energia. O plano não dava uma data. Dava cinco. Apresentava 5 caminhos de financiamento, Lógica 1 a 5, e quando cada levaria a um reator.

Um DEMO vem após os experimentos: uma usina que prova que a fusão gera energia. No topo estava a Lógica Cinco, "esforço máximo efetivo", em que "todos os pedidos razoáveis são atendidos imediatamente". Previa uma usina de demonstração por volta de 1990. Lógica Quatro, "acelerada", previa um DEMO do início a meados dos anos 1990.

Lógica Três, "agressiva", era referência e previa DEMO em 1998. O relatório estimava esse caminho em cerca de US$15,5 bilhões, de 1978 ao início do DEMO, em dólares de 1978. O gasto anual subiria de cerca de cento e sessenta milhões de dólares, em mil novecentos e setenta e seis, para cerca de um bilhão de dólares em meados dos anos noventa. Lógica Dois, "expansão moderada", dizia que um DEMO poderia operar no início do século XXI.

Lógica Um: pesquisa em nível fixo, "para desenvolver compreensão básica". Nesse caminho, o relatório não dava data. Dizia: "Se esse ritmo continuasse, talvez nunca se construísse um sistema prático de energia de fusão." O plano de 1976 não era uma previsão, mas um menu: cada preço tinha uma data.

O Congresso escolheu o caminho mais rápido, no papel. Em outubro de 1980, a Lei de Engenharia da Energia de Fusão Magnética fixou a meta de uma usina de demonstração na virada do século. Dean o chamou de um esforço de vinte bilhões de dólares ao longo de vinte anos. Mas a história de 2004 do programa americano, de Stephen Dean, diz: "As disposições da lei nunca foram implementadas."

Dean descreve um programa "em queda desde 1980". Em meados dos anos noventa, caiu de trezentos e sessenta e cinco milhões de dólares em mil novecentos e noventa e cinco para duzentos e vinte e cinco milhões em mil novecentos e noventa e sete, valores da época. Em dólares de mil novecentos e setenta e oito, o gráfico de Dean mostra plano de cerca de um bilhão de dólares por ano em meados dos anos noventa e orçamento real abaixo de um quinto. Talvez tenha visto o gráfico de 1976 online, com orçamentos reais e linha "fusão nunca".

Esse rótulo não é da figura original. O relatório só diz: Lógica Um talvez nunca leve a um sistema de energia. Aqui está, redesenhado com tabelas do relatório. O gráfico popular acerta: na figura original, só o orçamento operacional da Lógica Um é aproximadamente duzentos. milhões por ano; desde fins dos anos 1980, o gráfico de Dean mostra todo o orçamento real da fusão magnética abaixo dessa linha.

Datas do plano de 1976 tinham custo nunca pago integralmente. "Sempre trinta anos" também não é bem verdade. Em 2023, três pesquisadores japoneses reuniram 45 previsões publicadas, de 1985 a 2022, e ajustaram tendência. A tendência dizia que faltavam 19,3 anos há 30 anos, 28,3 há 20 e 27,8 há 10.

Em 2022, ela punha a fusão a 17,8 anos. O número muda. Ainda não zerou. Mas dinheiro não basta. Até máquinas bem financiadas aprenderam como isso é difícil.

Os recordes: do JET ao NIF

O principal tokamak europeu era o JET, Joint European Torus, em Culham, Inglaterra. Em 1991, JET usou pela primeira vez deutério e trítio, gerando 1,8 megawatts de potência de fusão. Em 1997, atingiu 16 megawatts por instante e, em outro disparo mais longo, liberou cerca de 22 megajoules de energia. Um megajoule equivale a 17 minutos de um micro-ondas de 1.000 watts.

Em dezembro de 2021, JET produziu 59 megajoules em um pulso de cinco segundos. Mesmo assim, a potência de fusão foi cerca de um terço da potência de aquecimento fornecida. Nos experimentos finais de dois mil e vinte e três, o JET bateu outro recorde: sessenta e nove milhões de joules em cerca de cinco segundos, com só duzentos e dez microgramas de combustível. No fim de 2023, foi desligado de vez.

A rota do laser avançou mais. Na Califórnia, a National Ignition Facility, ou NIF, do Lawrence Livermore National Laboratory, dispara enorme laser numa minúscula cápsula de combustível. Em 5 de dezembro de 2022, o laser entregou 2,05 megajoules ao alvo, e a fusão liberou 3,15 megajoules. O laboratório chama isso de ignição: gerar mais energia de fusão que a energia do laser entregue ao alvo.

Não foi caso isolado. Em abril de 2025, a NIF obteve 8,6 megajoules de 2,08 megajoules de luz laser, ganho de cerca de 4. Em outubro de 2026, a NIF já alcançara ignição 11 vezes, e o disparo de abril seguia recorde. Também veio tarde. A NIF buscava a ignição até o fim de 2012.

Quando essa campanha terminou, em setembro de 2012, ainda estava cerca de dez vezes abaixo da meta. A ignição veio 10 anos atrasada. Mas veio.

Ignição não é geração de eletricidade

Então a fusão finalmente produziu mais energia que consumiu? Ainda não. No anúncio de dois mil e vinte e dois, o diretor do laboratório disse: o laser usa cerca de trezentos megajoules da rede para gerar dois megajoules de luz laser. Isso é cerca de cem vezes mais que os 3,15 megajoules liberados pela fusão. Pense em três degraus.

Primeiro, ganho científico: energia de fusão produzida, dividida pela energia entregue ao combustível. Na NIF, isso é a luz laser que chega ao alvo. Acima de um, o alvo devolve mais energia do que recebeu. A NIF passou do primeiro degrau, com ganho máximo de cerca de quatro. As máquinas magnéticas ainda não. Melhor do JET: cerca de 0,6 por um instante, em 1997; pulso recorde de 2021: cerca de um terço.

Segundo, ganho de engenharia: eletricidade enviada por uma usina inteira dividida por toda eletricidade que consome. Inclui lasers ou ímãs, bombas, resfriamento, tudo. Contando o consumo do laser na rede, os 3,15 megajoules de fusão são cerca de 1% dos 300 megajoules usados. Nenhuma máquina de fusão chegou a um nesse degrau.

O terceiro é vender eletricidade à rede diariamente. Ninguém chegou lá. Até o ITER é máquina do primeiro degrau. Projetado para produzir 500 megawatts de fusão com 50 megawatts de aquecimento, ganho de 10. Nas palavras do ITER, ele "não converterá em eletricidade a potência de aquecimento que produzir".

Até as palavras mudam. A Helion agora diz que o termo "eletricidade líquida", que já usou numa manchete, "não era bem definido na indústria de fusão". Quando uma manchete diz "energia líquida", pergunte: líquida em relação a quê? Até Kim Budil, então diretora do Lawrence Livermore, foi cuidadosa em 2022.

Perguntada pelo prazo da usina, disse: "provavelmente décadas, não seis décadas, acho. Nem cinco, como dizíamos antes. Com esforço e investimento, disse: "algumas décadas de pesquisa das tecnologias fundamentais poderiam permitir construir uma usina".

Algumas décadas. A piada retorna.

O combustível e a parede

Mesmo quando o plasma gera mais energia que o aquecimento, restam dois problemas: combustível e parede. Diz-se que combustível de fusão vem da água do mar. Deutério e lítio vêm dela; lítio serve para produzir trítio. Mas o trítio é radioativo, com meia-vida de 12,3 anos.

Cerca de metade do estoque desaparece em 12 anos. Não se armazena por muito tempo. ITER estima o estoque mundial de trítio em "algumas dezenas de quilogramas". A única fonte prontamente disponível é um reator de fissão CANDU. O ITER diz que será "de longe o maior consumidor de trítio".

Um artigo do ITER de 2008 estimou que uma usina queimaria 56 quilogramas de trítio por ano para cada gigawatt de calor de fusão. Uma usina de 1 gigawatt de calor queimaria em 1 ano quase tanto trítio quanto há no mundo. A ideia é que as usinas produzam o próprio combustível. Nêutrons atingiriam lítio no manto regenerador ao redor do plasma, convertendo-o em trítio e hélio.

O ITER só testará pequenos módulos do manto regenerador. Ninguém mostrou, em escala total, que uma usina produz todo o trítio que queima. O segundo problema é a parede. Nêutrons da fusão carregam tanta energia que danificam lentamente os materiais ao redor do plasma e os tornam radioativos.

Para testar materiais nessas condições, a Europa está construindo uma instalação chamada IFMIF-DONES, em Granada, na Espanha. A construção estava em andamento em 2023 e deve levar cerca de dez anos. Em outubro de 2025, o Departamento de Energia dos EUA publicou um roteiro de fusão com lacunas a fechar: materiais, ciclo do combustível e mantos regeneradores. O objetivo é ter energia de fusão na rede em meados dos anos 2030, mas o roteiro não compromete o Departamento com financiamento algum.

A questão não é se a fusão funciona, mas se uma usina pode operar por anos.

A corrida de 2026

Agora entra muito dinheiro privado: segundo a associação, empresas de fusão captaram recorde de US$4,5 bilhões no ano até julho de 2026. Em janeiro de dois mil e vinte e cinco, o EAST chinês manteve plasma de alto confinamento a cem milhões de graus por mil e sessenta e seis segundos, cerca de dezoito minutos. Semanas depois, o tokamak WEST francês manteve plasma mais frio por 1.337 segundos, cerca de 22 minutos. Esses são recordes de duração do plasma, não da energia produzida.

Em Hefei, a China constrói um novo tokamak chamado BEST. Em outubro de 2026, a TV estatal chinesa informou mais da metade da montagem concluída, com fim previsto para fim de 2027. Visa demonstrar geração de energia por fusão de deutério-trítio em torno de 2030. A Academia Chinesa de Ciências chama a meta de "primeira geração mundial de eletricidade por fusão".

Em julho de 2025, a estatal nuclear chinesa criou, em Xangai, uma empresa de fusão, com capital registrado de 15 bilhões de yuans, cerca de 2,1 bilhões de dólares americanos. O CSIS cita estimativa de ao menos US$6,5 bilhões de verba pública chinesa para fusão, de 2023 a 2025. Nesse período, o programa de ciência da fusão do Departamento de Energia dos EUA recebeu cerca de US$2,3 bilhões.

É estimativa externa. A China não publicou total oficial. O ITER avança. Em 2 de outubro de 2026, o último dos 9 setores da câmara de vácuo do ITER chegou ao local. A Europa construiu 5, e a Coreia do Sul, 4. Em julho de 2026, seis dos nove módulos setoriais estavam no poço do tokamak: segundo o ITER, "dois terços da câmara de plasma já estão no lugar".

Em dois mil e vinte e quatro, o ITER adiou o cronograma. O plano previa o primeiro plasma em 2025. Agora, a pesquisa começa em 2034, e o ITER usará deutério e trítio em 2039. O diretor-geral estimou o custo extra do atraso em 5 bilhões de euros; a Physics World estima o total em "dezenas de bilhões de euros". Empresas privadas também estão na corrida.

Em Devens, Massachusetts, a Commonwealth Fusion Systems está montando um tokamak compacto chamado SPARC. A empresa diz que o SPARC gerará mais energia de fusão do que consumirá em 2027. Em junho de dois mil e vinte e cinco, Google concordou em comprar duzentos megawatts da primeira usina da empresa, chamada ARC, que a empresa espera ligar à rede da Virgínia no início dos anos 2030.

Helion, no estado de Washington, usa outro projeto. Em fevereiro de 2026, disse que seu protótipo tinha atingido plasma a 150 milhões de graus e produzido fusão mensurável de deutério-trítio. O contrato com Microsoft prevê que a primeira usina seja ligada à rede e opere até fim de 2028. Em dezembro de 2025, TAE Technologies aceitou se fundir com Trump Media em acordo de ações superior a 6 bilhões de dólares.

Em outubro de 2026, o acordo ainda não havia sido concluído. As empresas pretendem concluí-lo até o fim do ano. No início de 2024, a KSTAR sul-coreana manteve íons a 100 milhões de graus por 48 segundos. A meta declarada então era 300 segundos até 2026. Em 2026, a imprensa coreana situou essa meta em meados dos anos 2030 no novo plano nacional de fusão.

Voltamos à pergunta: por que as datas continuam mudando?

Por que os prazos continuam sendo adiados

NIF: ignição planejada para 2012, alcançada em 2022. ITER: primeiro plasma previsto para 2025, operação de pesquisa agora em 2034. SPARC: em 2018, MIT e Commonwealth Fusion Systems visavam uma usina-piloto funcional em até 15 anos. Hoje, o SPARC continua sendo montado para um teste em 2027.

O site dizia que a usina produziria eletricidade em 2028. Em 2026, mudou para "iniciar operações iniciais em 2028". A diretora de relações públicas disse em uma conferência de 2026: "Em universo nenhum teremos 50 megawatts operando plenamente em 2028." Ela disse que a potência total chegaria em 2029 ou 2030. Em parte, porque cada máquina é a primeira do tipo.

No ITER, um módulo setorial está "no caminho crítico": qualquer atraso ali atrasa tudo depois. E alguns fenômenos da física só aparecem quando a máquina é construída e ligada. Pietro Barabaschi, diretor-geral do ITER, disse: "A fusão deve ser vista como um programa de inovação." A inovação não segue o horário de um trem.

Parte da explicação também remonta a 1976: as datas pressupunham dinheiro que não veio.

A fusão chegará quando precisarmos dela?

Então, a piada é justa? Metade não. Em 1976, cada data tinha um preço, e o caminho mais lento e menos financiado dizia que a energia de fusão talvez nunca fosse construída. E as previsões nem sempre falaram em trinta anos. A outra metade, sim. A fusão é mesmo tão difícil: 10 vezes mais quente que o núcleo do Sol, com combustível que precisamos produzir e paredes que precisam resistir.

Lev Artsimovich, líder da equipe T-3, é frequentemente citado dizendo que a fusão chegaria quando a humanidade realmente precisasse dela. Em 1976, a necessidade estava no papel, mas o dinheiro não veio. Em 2026, governos e empresas de tecnologia estão investindo bilhões. Restam combustível, materiais e gerar eletricidade vendável com o calor da fusão.

Demore 10 ou 30 anos, você poderá conferir: desta vez, as datas estão registradas. O Sol mantém sua fusão lenta há bilhões de anos. Aqui na Terra, tentamos fazê-la 10 vezes mais quente, dentro do prazo.