Fusione nucleare / La svolta di un’energia pulita e illimitata?

Che la fusione nucleare potesse costituire una svolta verso un’energia sostenibile, pulita e illimitata è sempre stata affascinante frontiera scientifica. Ora, viviamo in un’epoca in cui il petrolio e il carbone sono finalmente considerate energie esauribili. Ma nonostante la fissione nucleare, i pannelli fotovoltaici e le pale eoliche abbiano mostrato risultati rassicuranti, si rischia comunque di non poterli sfruttare su larga scala. Riusciremmo a vivere in una realtà in cui i servizi, solitamente organizzati per soddisfare i bisogni pubblici, come l’energia elettrica e la produzione di acqua calda, non dovessero più essere accessibili?

“L’incertezza è la condizione perfetta per incitare l’uomo a scoprire le proprie possibilità” (Erich Fromm)

Parliamo della possibilità di produrre energia tramite la fusione nucleare. Un processo fisico opposto a quello della fissione, evitando l’accumulo di rifiuti radioattivi. Gli scienziati europei hanno ottenuto un grande successo sulla strada della produzione di energia attraverso i plasmi di fusione. Hanno prodotto plasmi stabili con 59 megajoule di produzione di energia presso il più grande impianto di fusione del mondo. Parliamo del JET di Culham, vicino a Oxford, Regno Unito.

Il team, che comprende anche i ricercatori del Max Planck Institute for Plasma Physics (IPP), ha utilizzato il combustibile delle future centrali a fusione. Seguendo l’esempio del sole, le centrali a fusione mirano a fondere gli isotopi di idrogeno, deuterio e trizio e rilasciare grandi quantità di energia nel processo. Poiché il trizio è una materia prima molto rara e difficile da gestire. I team di ricerca di solito usano idrogeno o deuterio per esperimenti al plasma. Mentre nelle future centrali elettriche, il trizio sarà formato dal litio durante la produzione di energia.

Fusione nucleare / La svolta di un’energia pulita e illimitata? JET E ITER

Gli studiosi del Joint European Torus (Jet), il più grande reattore al mondo per questo tipo di test, che si trova nelle campagne fra Londra e Bristol, aveva già dato esiti incoraggianti nel 1997, ma gli ultimi esperimenti hanno mostrato risultati di gran lunga migliori. ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), oltre ad essere un progetto internazionale che mira alla realizzazione di un reattore a fusione nucleare, progettato per sperimentare la fattibilità della fusione come fonte di energia su larga scala, può essere considerato come la prima centrale nucleare basata sullo stesso principio con cui le stelle irradiano l’universo.

L’esperimento riuscito

Come riportato dalla notizia pubblicata dai colleghi di Avvenire, nel villaggio di Culham, alle porte di Oxford, la ricerca è riuscita a produrre energia pulita grazie alla fusione nucleare. Nel paesino britannico dell’Oxfordshire, che ospita dal 1983 l’impianto sperimentale ‘Jet’, è stata prodotta la suddetta quantità di potenza di 59 megajoules a intervalli di 5 secondi. È l’equivalente di 11 megawatt che consentirebbero in teoria di illuminare, se costanti nel tempo, 1.600 appartamenti.

“Ma se possiamo mantenere la fusione per cinque secondi, possiamo farlo per cinque minuti e poi per cinque ore nelle macchine future”, ha osservato Tony Donné. Si tratta del responsabile del programma che vede la partecipazione di 4.800 tra esperti, studenti e personale in staff da tutta Europa. Nel gruppo operativo, l’ENEA coordina la partecipazione italiana (21 partner tra università, enti di ricerca come il Cnr e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare insieme ad alcune imprese).

Sole fusione nucleare

Fusione nucleare / La svolta di un’energia pulita e illimitata? Un principio conosciuto ma non concretizzato

La fusione nucleare è un principio noto, ma che nessuno è mai stato ancora in grado di realizzare. Come mai? La ragione è molto semplice. Affinché avvenga sono necessari milioni di gradi. Le stelle sono corpi celesti che brillano di luce propria ed hanno temperature superficiali variabili fra i 2000-40.000 K. Ad esempio, il Sole possiede una temperatura intorno ai 15 milioni di gradi. Sulla Terra si presenta una situazione totalmente differente. Il raggiungimento di quella temperatura sembra quasi impossibile tranne per una possibilità, ovvero attraverso le centrali nucleari. Come quella, appunto, che sta sorgendo a Cadarache, nel Sud della Francia. Secondo le aspettative, potrebbe iniziare a erogare energia dal 2035 in poi.

Tokamak e Stellarator

Il carbonio è un elemento fondamentale per l’industria, ma siamo arrivati ad un punto in cui è necessario decarbonizzare per combattere l’accelerazione del cambiamento climatico. Tra le diverse alternative disponibili c’è anche la fusione magnetica. Si tratta di una fonte di energia priva di emissioni di carbonio e molto più efficiente. Il Sole è una fucina di fusione magnetica. Utilizza sia l’alta temperatura sia la pressione per mettere in moto il processo di fusione magnetica e riesce a raggiungere queste condizioni grazie alla massa e ai forti campi gravitazionali. La fusione magnetica funziona bene sul Sole ma provare a riprodurre condizioni simili sulla terra richiederebbe uno sforzo enorme.

Le soluzioni potrebbero essere due. Una è il cosiddetto Tokamak, acronimo russo inteso come “camera toroidale con spire magnetiche”. Si tratta di una macchina di forma toroidale (a ciambella) in cui un gas (solitamente di idrogeno) ad altissima temperatura e a bassa pressione (nello stato di plasma) viene mantenuto coeso e lontano dalle pareti interne grazie a un campo magnetico creato da elettromagneti esterni alla camera. Un’altra soluzione è lo Stellarator. Quest’ultimo è uno strumento usato per confinare il plasma caldo con dei campi magnetici per sostenere una reazione nucleare di fusione controllata.

Rebecca Charamah

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