Attacco alla fusione (nucleare) # 2

Il presupposto è questo: il deuterio contenuto in un bicchiere d’acqua, con l’aggiunta di un po’ di trizio, potrebbe fornire energia a un comune appartamento per un anno intero. E benché suonino astrusi, deuterio e trizio non sono altro che due semplici forme di idrogeno, l’elemento più diffuso dell’universo. “A differenza del carbone, c’è bisogno solo di una piccola quantità di idrogeno per ricavare energia”, spiega Julio Friedmann, responsabile dell’ente USA Carbon Direct, “l’idrogeno, di fatto, si trova nell’acqua, molecola presente ovunque”. Significa poter contare sulla possiblità di ottenere energia illimitata, incidendo pochissimo sull’ambiente. È il succo dell’attesa conferenza stampa rilasciata ieri dagli scienziati del National Ignition Facility, presso il Lawrence Livermore National Laboratory, in California, USA. Dove è stato reso noto un nuovo procedimento per ricavare energia, imitando le reazioni chimiche che avvengono nelle stelle consentendo la produzione di luce e calore. Jennifer Granholm, segretaria del Dipartimento americano per l’energia ha parlato senza mezzi termini di “risultato storico”. Rincara la dose Arati Prabhakar, consigliere scientifico del presidente Joe Biden, riferendosi a una “pietra miliare scientifica”. E le prospettive sono davvero ghiotte: “Progredendo in questo senso potremo produrre energia in grandi quantità, fornire carburante per i trasporti ed elettricità pulita”. Difficile dire quando, ma il test americano ha fornito una prova inequivocabile: per la prima volta l’energia richiesta per ottenere un processo di fusione nucleare, pressoché identico a quello che avviene negli astri a temperature di milioni di gradi, è stata minore di quella prodotta. Dal punto di vista scientifico è un traguardo eccezionale, che l’ingegneria del futuro potrà raffinare consentendo una distribuzione su larga scala. La strada è ancora in salita, ma si intravede un orizzonte che fino a qualche mese fa era mera utopia. “Ci sono ancora ostacoli da superare e non si possono prevedere risultati concreti se non prima di qualche decennio”, racconta Kim Budil, direttrice del Lawrence Livermore National Laboratory. “Il problema ora è soprattutto di natura tecnologica”. Perché un conto è comprendere e testare un nuovo meccanismo di produzione di energia, un altro è mettere a punto apparecchiature in grado di funzionare con costanza ed efficacia. Al momento gli scienziati hanno bombardato la materia con raggi laser per pochi istanti, obbedendo a un procedimento fisico chiamato “confinamento inerziale”; contrapposto a quello “magnetico”, l’altra tecnica testata in Europa per lo stesso obiettivo. In futuro l’intenzione sarà quella di coinvolgere onde più potenti, non uno sparo al giorno, ma tre o quattro al secondo, con energie ben più elevate. Risultato che potrebbe per la prima volta portare a una tecnologia in grado di produrre energia senza emissioni di carbonio. A tutto vantaggio dell’ambiente. “In futuro dirigeremo i nostri sforzi per dare vita al primo reattore a fusione nucleare a scopo commerciale”, rivela Granholm, “obiettivo che potremmo ottimisticamente raggiungere entro il 2050”. Può sembrare tanto, ma l’uomo non è nuovo a queste sfide contro il tempo. Tony Roulstone, esperto di fusione del Dipartimento di Ingegneria dell’Università di Cambridge, ricorda che nel 1942 scienziati americani di Chicago tentarono la fissione nucleare facendo funzionare un primo avveniristico reattore. A differenza della fusione, impiega elementi più pesanti e più difficili da reperire; tuttavia furono in grado di far ballare l’impianto a uranio per cinque lunghi minuti. Tredici anni dopo, nell’Idaho, USA, fu la volta della prima centrale nucleare americana. Insomma, il sogno di un’energia pulita capace di soddisfare l’ingente richiesta del genere umano salvaguardando l’ambiente, potrebbe davvero non essere così lontano. “Avremo nuove scoperte e sicuramente battute d’arresto”, conclude Jill Hruby, sottosegretario per l’amministrazione della Nuclear Security and National Nuclear Security Administration (NNSA), “ma è certo il primo passo verso una fonte di energia pulita che potrebbe rivoluzionare il mondo”.  

 

Attacco alla fusione (nucleare) # 1

L’ipotesi di poter soddisfare il fabbisogno energetico di otto miliardi di persone parte proprio da esperimenti come questo: ottenere energia imitando quel che avviene da cinque miliardi di anni nel nostro Sole. Riferimento alla fusione nucleare, fenomeno fisico basato sulla possibilità di trasformare atomi leggeri di idrogeno in elio, leggermente più pesante, producendo calore. L’annuncio USA, ufficialmente previsto per oggi, è allettante, si parla di un sistema innovativo per ricavare energia: il laser. Il cosiddetto “sconfinamento inerziale” riguarda 192 raggi laser indirizzati su componenti di materia destinati a fondersi fra loro producendo energia. Vuol dire predisporre un piano per creare megajoule (unità di misura dell’energia) in modo illimitato, senza interferire gravemente con l’ambiente. Quando? Difficile fare una previsione certa, dipende da molti aspetti, ottimisticamente in una trentina d’anni. Il primo dato utile è già stato confermato. E fa riferimento a un test che ha fornito più energia di quella impiegata per produrla, evitando emissioni di carbonio: 2,1 megajoule consumati, a fronte dei 2,4 - 3 megajoule guadagnati. Il risultato è frutto del lungo lavoro effettuato dalla National Ignition Facility presso il Lawarence Livermore National Laboratory, in California. Perché è meglio della fissione nucleare? Per vari motivi. Innanzitutto la materia prima. Nella fissione si utilizzano elementi pesanti come l’uranio, difficili da reperire. Nella fusione si parla di isotopi di idrogeno, l’elemento più abbondante dell’universo, come il deuterio e il trizio; si differenziano solo per il numero di neutroni (uno per il deuterio, due per il trizio) e sono entrambi molto più facili da impiegare in campo industriale. Altro punto a favore della fusione, le scorie. In quest’ultimo processo fisico quelle prodotte sono inferiori a quelle derivanti dalle radiazioni della fissione, e possono essere gestite con maggiore efficacia. Di fatto, il problema centrale oggi, riferito alla fissione nucleare, è l’oggettiva impossibilità di stoccare i detriti in modo davvero redditizio. I depositi geologici prevedono l’accumulo di scorie radioattive a grandi profondità, all’interno di strati litologici composti da argille e salgemma, ma sono palliativi. In termini ambientali significa comunque interferire negativamente con il pianeta, senza contare il dinamismo terrestre figlio della tettonica a zolle, che in un futuro lontano potrebbe risputare tutto in superficie. L’uomo si sarà già estinto, ma potrebbero esserci ancora specie ben felici di fare a meno della quotidiana dose di plutonio. Promesse per il futuro? Dalla conferenza stampa di oggi dovremmo saperne di più, ma la fusione nucleare potrebbe rappresentare l’unica soluzione in grado di andare incontro a una specie in continuo sviluppo, crescita demografica e richieste assillanti di energia. Stiamo lavorando su più fronti e non è solo il laser a promettere la fusione nucleare. Recentemente sono stati ottenuti importanti risultati al Joint European Torus (JET), il più grande reattore al mondo per questo tipo di test, perso fra le campagne che circondano le strade fra Londra e Bristol. Basa la sua azione su un marchingegno altamente sofisticato appannaggio degli studi di fisica più avanzati testati proprio al JET: il tokamak. Potenti magneti superconduttori in grado di confinare e controllare reazioni chimiche ad altissima potenza, e con temperature superiori a quelle registrate nel nucleo stellare. Gioco forza fra temperature di milioni di gradi e lo zero assoluto. Anche per questo motivo, il risultato ottenuto al Lawarence Livermore National Laboratory, potrebbe offrire qualche garanzia in più.