Gli Usa annunciano la “svolta storica” sulla fusione nucleare

La segretaria al dipartimento americano per l'Energia Jennifer Granholm ha annunciato la svolta Usa sulla fusione nucleare, dopo la produzione per la prima volta nella storia in un laboratorio della California di una reazione che genera più energia di quella necessaria per innescarla. «Questo è un risultato storico per i ricercatori e lo staff della National Ignition Facility che hanno dedicato le loro carriere a vedere l'innesco per fusione diventare realtà, e questo punto di svolta sprigionerà altre scoperte», ha detto. 

Il test realizzato la settimana scorsa «ha prodotto più energia con la fusione di quella dei laser utilizzati» per provocare la reazione stessa, ha spiegato in un tweet il laboratorio nazionale Lawrence Livermore, che dipende dal dipartimento Usa dell'energia.

La «svolta», una vera e propria «pietra miliare» nella ricerca di fonti di energia pulita c'è stata il 5 dicembre, poco più di una settimana fa, quando 192 laser giganti della National Ignition Facility del laboratorio californiano hanno bombardato un piccolo cilindro delle dimensioni di metà di una palla da basket, contenente un nocciolo di idrogeno congelato. Si è trattato di uno «straordinario esempio di cosa si può ottenere con la perseveranza», ha detto la dottoressa Arati Prabhakar, direttrice dell'ufficio per la politica scientifica e tecnologica della Casa Bianca, dopo avere ricordato che ci sono voluti «decenni» e «generazioni» di scienziati per ottenere questo risultato. Si è trattato, ha aggiunto, di un «incredibile esempio del potere della ricerca e dell'impresa americani».

L’esperimento in dettaglio
Marv Adams, vice amministratore per i programmi di difesa della 'National Nuclear Security Administration', ha fornito una descrizione dell'esperimento che ha segnato la svolta sulla fusione nucleare. Tenendo in mano un cilindro, il dirigente ha spiegato che dentro c'era una piccola capsula sferica con un diametro pari a metà di quello di una palla da basket e che 192 raggi di altrettanti laser sono entrati dalle due estremità del cilindro colpendone la parete interna e depositando energia. Questo, ha sottolineato, è accaduto in meno tempo di quello impiegato dai raggi ad avanzare di 10 piedi (304 cm), quindi in modo super veloce. I raggi X dalla parete hanno colpito la capsula sferica e il carburante da fusione nella capsula è stato iniettato, quindi la reazione di fusione è iniziata. Tutto questo, ha precisato, era già successo, 100 volte prima. Ma la scorsa settimana, per la prima volta, questo esperimento è stato progettato in modo tale che il combustibile di fusione rimanesse abbastanza caldo, abbastanza denso e abbastanza in circolazione da accendersi, producendo più energia di quella che i laser avevano depositato, circa due mega joule in circa tre mega joule in uscita, un guadagno di 1,5. La produzione di energia ha richiesto meno tempo di quanto ne occorra per percorrere un pollice (2,54 cm).

Usa, “Decenni per l'uso commerciale della fusione nucleare”
Ci vorranno decenni per arrivare all'uso commerciale dell'energia pulita da fusione nucleare dopo l'esperimento in California. Lo ha detto Kim Budil, direttrice del Lawrence Livermore National Laboratory, dove è stato condotto il test. «Ci sono ostacoli molti significativi, non solo a livello scientifico ma tecnologico», ha premesso. «Questa è stata l'accensione, una volta, di una capsula ma per ottenere l'energia commerciale da fusione c'è bisogno di molte cose. Bisogna essere in grado di produrre molti eventi di accensione per fusione per minuto e bisogna avere un robusto sistema di elementi di trasmissione per realizzarli». La ricercatrice prevede che «con sforzi e investimenti concertati, e alcuni decenni di ricerca sulle tecnologie necessarie, saremo nella posizione di costruire una centrale elettrica».

Il fisico Atzeni: “Almeno 30 anni perché diventi realtà. Tante sfide tecnologiche ancora da superare”
Ci vorrà almeno una trentina d'anni affinché la fusione nucleare passi dall'essere una tecnologia sperimentale a una realtà, con reattori in grado di alimentare le nostre città a emissioni zero: tante le sfide tecnologiche che devono ancora essere superate, sia per la fusione a contenimento inerziale con i laser (quella che ha portato al risultato ottenuto al Lawrence Livermore National Laboratory negli Usa) sia per la fusione a confinamento magnetico (la tecnica del reattore Iter in costruzione nel sud della Francia). Lo spiega l'esperto di fusione nucleare Stefano Atzeni, dell'Università La Sapienza di Roma. «Fare previsioni è davvero difficile, perché siamo appena alla soglia della dimostrazione che fisicamente lo schema inerziale funziona, mentre per quello magnetico la prova l'avremo da Iter fra una quindicina di anni», afferma Atzeni. «I tempi saranno sicuramente molto lunghi, almeno una trentina di anni per entrambe le vie, perché restano ancora diverse sfide da superare». Nel caso del confinamento inerziale serviranno laser più efficienti che possano fare non uno sparo al giorno ma tre o quattro al secondo, con energie di 100-150 megajoule ciascuno contro i 2,5 dell'attuale. Nel caso del confinamento magnetico «bisognerà sviluppare magneti superconduttori sempre più affidabili nel lungo periodo e lavorare sull'estrema complessità del tokamak, la 'caldaia nucleare' a forma di ciambella», aggiunge l'esperto. 

Questa tecnologia, – spiega ancora l’esperto – esiste già per i laser a bassa potenza, ma va implementata per quelli ad altissima potenza che sono quelli necessari per la fusione». Poi, aggiunge Atzeni «La speranza è che con ulteriori investimenti questo gap, almeno nel campo dei laser possa essere superato. Il secondo ostacolo da superare è quello del caricamento, o meglio, dell'alimentazione». «Attualmente - dice Atzeni - le singole capsule di combustibile (sono di mezzo millimetro di diametro) sono prodotte attraverso sistemi sofisticatissimi e sono perfino rifinite a mano con il microscopio. I costi e i tempi di produzione sono molto alti. Inoltre per poter essere posizionate correttamente (devono essere colpite simultaneamente da 196 raggi laser) viene utilizzato un robot che ha un margine di errore di pochi micron. Pensare di ripetere questo processo per un ciclo di scoppi più elevato è davvero complicato. Nulla di insuperabile, ma certo nemmeno così alla portata».