DISCLAIMER:
Este artigo apresenta uma análise teórica de como um Reator ARC poderia funcionar na realidade. Baseia-se em especulações e teorias sobre a tecnologia do universo Marvel.
Toda essa teoria pertence a este post
Se tiver dúvidas sobre os conceitos discutidos, sinta-se à vontade para entrar em contato.
Introdução
Voltamos a falar sobre o Homem de Ferro! Após revisitar os filmes, minha admiração por esse super-herói só aumentou. Stan Lee fez um excelente trabalho ao criar Tony Stark, um personagem que, embora inicialmente considerado de classe B, tornou-se um dos heróis mais queridos da Marvel.
Para entender melhor a evolução do Homem de Ferro, confira o post do Canaltech.
Mas novamente, isso não é toda história. Teve algumas outras nos bastidores, mas enfim… Vamos ao personagem.
O reator ARC
No Universo Cinematográfico Marvel (UCM), o Reator ARC foi desenvolvido por Howard Stark e Anton Vanko para replicar a energia do Tesseract. Após o sequestro de Tony Stark no Afeganistão, ele miniaturizou o reator e o utilizou para alimentar suas armaduras.
O canal The Hacksmith criou uma versão funcional de um gerador inspirado no Reator ARC. Veja aqui como funciona.
Analise do Reator Arc
O Reator ARC apresentado no filme possui um design semelhante a um sistema de contenção de plasma em formato toroide, semelhante ao reator de fusão ITER.
Os reatores de fusão, como o ITER, estão em desenvolvimento para gerar mais energia do que consomem. Eles funcionam ao esmagar isotopos de hidrogênio para criar hélio e liberar energia. O formato toroide mantém as partículas carregadas em movimento com a ajuda de campos magnéticos.
O Reator ARC, como mostrado no filme, utiliza bobinas eletromagnéticas externas para manter a contenção do plasma. Isso sugere que a tecnologia-chave do Reator ARC é sua capacidade de conter uma reação autossustentável em um anel magnético.
Diferentemente dos reatores térmicos convencionais, o Reator ARC gera eletricidade diretamente, sem a necessidade de transformar energia em calor para movimentar turbinas. Além disso, a energia do Reator ARC é uma combinação de física avançada e teorias de partículas subatômicas.
O Reator ARC utiliza partículas carregadas movendo-se em um anel de eletroímãs. O PD-103 é ionizado e acelerado para criar um circuito elétrico entre dois isotopos radioativos. O PD-103, altamente radioativo, decai para o RH-103 (ródio), enquanto o PD-107 decai para a prata. Este processo gera uma corrente elétrica ao criar um déficit de elétrons no núcleo e uma sobrecarga no anel externo.
O efeito visual azul do reator pode ser explicado pelo efeito de Tcherenkov, que ocorre quando partículas energéticas se movem mais rápido que a luz em um meio específico.
O que mais sabemos:
- Antes de colocar o Badassium, o reator Arc era movido a Paládio.
- Paládio é danificado por nêutrons, então precisamos de um isótopo específico.
- O reator Arc tem bobinas eletromagnéticas em formato de toroide.
- O reator Arc emite luz azul.
- Pode ser construído em uma caverna com ferramentas de complexidade moderada.
- Não exige materiais exóticos, fora os que você pode conseguir desmontando armas convencionais.
- A energia acaba em momentos inconvenientes, o que significa que ele deve ter algum tipo de combustível ou carga consumível.
O paládio tem sido proposto como uma possível solução para a fusão “fria” basicamente uma fusão nuclear que ocorre em temperatura ambiente, em vez dos milhões de graus célsius requeridos para reações de fusão do plasma.
Embora, o uso de fusão a frio tenha sido desacreditada no mundo real.
Isso, aliás, me lembra de uma frase, de uma fanfic que eu tava lendo que dizia: “Quando você elimina o impossível, o que restar, não importa o quão improvável, deve ser a verdade” (Naruto).
Enfim, o paládio possui algumas propriedades de captura e decaimento.
Lembra que necessitamos de isotopos específicos, pois bem:
Com o isotopo PD-103 de paládio, ao ser decaído produz RH-103 (ródio) via captura de elétrons. Isso quer dizer que um elétron interno é absorvido pelo núcleo juntando-se com um próton para produzir um nêutron e fóton energizado.
Com o isotopo PD-107 de paládio, ao ser decaído produz AG-107 (prata) via decaimento beta. Isso quer dizer que liberando um elétron quando um nêutron vira um próton. (Reação oposta a cima).
Nosso ponto é que a geração desses isotopos tem números diferentes de prótons, equilibram os números atômicos resultantes, os elétrons são equilibrados e não há fluxo positivo de energia (energia não é liberada para uso externo a reação).
Propondo que a teoria de Howard Stark de fato encontrou uma forma de usar o declínio beta dos íons PD-107 como uma fonte de elétrons PD-103 gerando um circuito elétrico entre dois isotopos radioativos.
O PD-103 é muito radioativo contendo uma meia-vida de 17 dias enquanto o PD-107 possui uma meia vida de 6.5M de anos, então deveria haver mais do isotopo mais pesado para compensação a disparidade da taxa de declínio.
O núcleo de paládio PD-107 deveria ser o núcleo do dispositivo emitindo elétrons de alta energia enquanto declina para prata. Este é um isótopo estável presente no paládio normal que Tony Stark poderia extrair de uma arma convencional.
Recapitulando
O dispositivo usa partículas carregadas viajando em um anel de eletroímãs, com uma pequena quantidade de PD-103 ionizada por um arco elétrico (arco ⇾ arc) que permite o PD-103⁺ circular em alta velocidade dentro de outro anel.
A ionização serve para atrasar a etapa de captura do elétron até que o átomo encontre um elétron livre para ser capturado e a alta energia cinética devido à velocidade aumenta as chances do elétron ser capturado, o que ocorre uma vez que o elétron é capturado. O declino PD-103 é iniciado, interrompido e preso pelo dispositivo simplesmente controlando a ionização e a circulação do PD-103.
O declínio é preso simplesmente controlando ionização e a circulação de PD-103.
A geometria e os campos magnéticos do dispositivo direcionam os elétrons altamente energizados do núcleo de PD-107 em direção ao anel externo. O processo de captura desses elétrons emitem raios gama desviados para catalisar o declínio beta de PD-103.
Para resumir: elétrons são projetados para fora do núcleo interno e os raios gama, para dentro do anel externo essa contracorrente elétron/fóton cria um deficit de elétrons no núcleo, um potencial eletrostático massivo é desenvolvido e o núcleo de paládio atrai elétrons pouco energizados da fiação da armadura.
Proposta de como a ignição funciona
O reator Arc precisa de um ponto de partida, então…
- Usando a energia externa, o PD-103 é ionizado por um arco elétrico e acelerado por altas velocidades é provável a agência de raios gama para iniciar o núcleo interno.
- O PD-107 do núcleo interno é iniciado para emitir elétrons altamente energizados enquanto declinam para AG-107. Os elétrons escapam do núcleo e são direcionados via campo magnético em direção ao anel externo com a falta de elétrons criando um saldo positivo de carga no núcleo, que reduz a emissão até que os elétrons possam ser reabastecidos externamente.
- No anel externo, os elétrons livres altamente energizados colidem com íons altamente energizados PD-103⁺. Isso causa a captura instantânea do elétron e a emissão de raios gama. Os raios gama são defletidos para dentro em direção ao núcleo, catalisando ainda mais a emissão de elétrons e produzindo uma reação autossuficiente.
- O fluxo do núcleo interno para o externo cria uma diferença de potencial elétrico. Quando um circuito é criado através das cargas elétricas da armadura, o anel externo tem excesso de elétrons e o núcleo interno tem uma carência de elétrons. Isso gera uma corrente.
- A corrente elétrica mediante uma carga externa alivia os acúmulos eletro-estáticos que inicialmente retarda as reações. Então, quanto menos energia a armadura suga, mais lentamente a reação produz declínios radioativos e quanto mais a armadura suga, mais rapidamente são catalisadas as reações. Desta forma a saída de energia se autorregula com a demanda.
- O paládio é lentamente convertido em RH-103 e Ah-107 e a reação fica sem energia quando o paládio é totalmente consumido.
Miniaturização do reator Arc
Para miniaturizar o Reator ARC, a tecnologia teria que ser compacta o suficiente para ser carregada manualmente. Ignorando o Badassium, que é um elemento fictício, o brilho azul do reator pode ser devido ao efeito de Tcherenkov.
Além disso, a toxicidade associada ao paládio pode não ser o principal problema. Em vez disso, a exposição a metais como o ródio, ou mesmo a prata que são altamente tóxicos e pouco compreendidos, poderia explicar os sintomas vistos em Tony Stark. Por exemplo, alta exposição a prata gera uma doença chamada argiria
Afinal, lembre-se que o processo de coleta de nêutrons e decaimento beta geram prata e ródio.
Tony não estava envenenado por paládio e sim pelo produto do decaimento do paládio, e até agora toda teoria está se encaixando.
Conclusão
Falei que ia ficar pesado o post com muita física em especial física nuclear. Nunca tente construir um reator Arc real em casa, só se for um igual o do the hacksmith.
Espero que tenham gostado do post, qualquer dúvida que tiver pode tirar comigo.