CUSTO ENERGÉTICO E EFICIÊNCIA DA OBTENÇÃO DE PÍONS π- PARA USO DOS MÚONS μ- DERIVADOS NA FUSÃO NUCLEAR CATALISADA POR MÚONS
Nenhuma Miniatura disponível
Arquivos
Data
2026-01-22
Autores
ANTONI ALEXANDER ELVIR
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Resumo
A fusão nuclear catalisada por múons (μCF) é um fenômeno físico bem estudado, mas relativamente pouco conhecido, e que não tem sido descartado como possível abordagem para atingir a fusão nuclear rentável, em termos energéticos, na Terra. Poderia resultar um concorrente interessante frente a tecnologias termonucleares que atualmente são mais desenvolvidas e tem captado mais recursos (como o chamado “tokamak”) pois não requer altas temperaturas. Contudo, é preciso contornar dificuldades essenciais nessa abordagem, tais como reduzir o custo energético por múon obtido, aumentar a taxa de fusões por cada múon, e ainda, o tempo de vida curto desta partícula. Também, tem-se a dificuldade econômica ao realizar os experimentos necessários. Neste contexto, espera-se construir um modelo computacional com o qual possa se avaliar, qual é o efeito da variação de parâmetros de interesse tais como o comprimento, material e geometria do alvo, a energia cinética, tipo e quantidade de partículas aceleradas, no custo energético por píon, e consequentemente na eficiência do processo μCF. Foram utilizadas duas estratégias principais de modelagem, a primeira, de estudo de caso, replicando configurações experimentais realizadas há mais de 30 anos por cientistas do JINR, utilizando o conjunto de bibliotecas Geant4 do CERN, e a segunda, uma abordagem mais teórica baseada na lei de atenuação em alvos estendidos, a análise envoltória de dados (DEA), e hipóteses simplificadoras. Obteve-se, com a primeira estratégia um modelo em ambiente de simulação que permitiu replicar com erro menor a ±10% as duas configurações experimentais das quais se têm todos os dados, e, com a segunda, encontrou-se uma expressão que mostra: primeiro, que há um limite do ganho por aumento do comprimento do alvo, e, segundo, que o foco nesta linha de pesquisa deve ser voltado ao parâmetro chamado de multiplicidade de interação inelástica, junto aos esforços por “desestagnar” o múon negativo de uma partícula alfa, após de aproximadamente 150 reações de fusão. Estimou-se, um valor máximo de aproximadamente 210 MeV como custo energético por píon negativo, para o ponto de equilíbrio energético. Nesse ponto, a energia de entrada do sistema iguala-se à de saída. Este requisito para que a μCF seja viável (apenas pela otimização do custo energético para produção do píon), é um valor altamente restritivo (a massa do píon é 139.57 MeV/c²). É necessário ainda validar mais e aprimorar o modelo em Geant4 aqui apresentado para utilizá-lo para melhorar o estado da arte nesta linha de pesquisa.
Abstract
Descrição
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Energia.
Palavras-chave
Fusão nuclear, Custo energético, Píon negativo, Modelagem.
Citação
ELVIR, A.