ARGOMENTO:

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Accelera la fusione nucleare:
«Fra 15 anni energia dalle stelle»

parla il direttore dell’European Fusion Development Agreement

Il professor Francesco Romanelli: «Stiamo lavorando per conseganre al mondo il reattore ITER»

ROMA - Gli scienziati della fusione nucleare stanno per imprimere un colpo di acceleratore ai loro esperimenti e si pongono un ambizioso traguardo: dimostrare entro il 2026 che i processi energetici del Sole e delle stelle potranno essere utilizzati sulla Terra per alimentare i crescenti bisogni di energia delle nostre società.

Francesco Romanelli
Francesco Romanelli
Il nuovo impegno, e le tappe per raggiungerlo, ci vengono illustrati dal professor Francesco Romanelli, da quest’anno direttore dell’European Fusion Development Agreement (EFDA), il programma comunitario che coordina i laboratori europei impegnati in studi teorici e sperimentali sulla fusione nucleare. Romanelli, che dirige anche il Joint European Tokamak (JET), attualmente la maggiore macchina per esperimenti sulla fusione, collocata a Culham, in Inghilterra, in questi giorni è fra i protagonisti di Frascati Scienza, un vero e proprio festival che vede sfilare per una settimana, dal 18 al 26 settembre, i grandi protagonisti della scienza nazionale e internazionale, con un fitto programma di conferenze, mostre e visite guidate ai laboratori sparsi nella vasta area scientifica a sud di Roma.

«Ce la stiamo mettendo tutta per accelerare i nostri programmi e consegnare al mondo entro una decina di anni ITER, il reattore che dovrà dimostrare la fattibilità scientifica della fusione nucleare, aprendo la strada ad altri impianti che sfrutteranno la stessa tecnologia per produrre energia elettrica da immettere nella rete», annuncia Romanelli.

ITER, la cui costruzione è già iniziata a Cadarache, in Francia, è un progetto internazionale sottoscritto da Europa, Stati Uniti, Cina, Russia, India, Giappone e Corea del Sud. Quest’anno, dopo una pausa di riflessione dovuta al fatto che i suoi costi di realizzazione sono lievitati, passando da 5 a 10 miliardi di euro, di cui circa la metà a carico dell’Europa (e circa 600 milioni in capo all’Italia), i promotori si sono impegnati a superare gli indugi e ad andare avanti con maggior lena, nella speranza di fornire entro questo secolo un valida soluzione dei problemi energetici planetari, con una fonte di energia praticamente illimitata e relativamente pulita.

La fusione, infatti, sfrutta l’enorme energia che si libera quando nuclei di atomi leggerissimi come il deuterio e il trizio (parenti stretti dell’idrogeno), sottoposti ad elevate temperature, fondono. Il processo, pur essendo accompagnato da una consistente attivazione neutronica dei materiali del reattore, tuttavia non produce rifiuti radioattivi di lunghissima vita (decine di migliaia di anni) tipici degli attuali reattori a fissione nucleare. ITER, spiega il professor Romanelli, si basa sul cosiddetto, «confinamento magnetico» già sperimentato da diverse macchine di piccole e medie dimensioni in vari Paesi, fra cui l’Italia. Una miscela di deuterio e trizio, destinata a essere riscaldata fino a diventare un «plasma» a 100 milioni di gradi, è ingabbiata in una camera di acciaio a forma di ciambella, del diametro di circa sei metri . Poiché nessun contenitore metallico potrebbe resistere, il plasma è tenuto sospeso e stretto in un intenso campo magnetico, generato da potenti bobine, in modo da minimizzare il contatto con le pareti della ciambella.

Romanelli riassume così la cronologia dei prevedibili risultati, ormai a portata di mano: «Il reattore ITER dovrebbe essere completato entro il 2019, quindi iniziare a funzionare, per alcuni anni, con il solo idrogeno, però senza produrre energia di fusione. Nel 2026 sarà introdotta la più efficiente miscela di deuterio-trizio e, l’anno dopo, dovrebbe essere raggiunto il fondamentale traguardo di ottenere 500 megawatt di potenza, cioè dieci volte più energia di quella impiegata per sostenere il processo di fusione che si auto sostiene. Ma non è finita. Il passaggio da ITER a reattori dimostrativi in grado di fornire elettricità, che saranno realizzati parallelamente in diversi Paesi, potrà avvenire rapidamente se la ricerca su ITER avrà, come crediamo, successo e si investiranno sufficienti risorse nello sviluppo dei materiali per il reattore».

Questi risultati, aggiunge lo scienziato, saranno anche il frutto di numerosi esperimenti «di accompagnamento» da attuare in diversi laboratori. La macchina JET, per esempio, che si è già avvicinata alle condizioni di pareggio di potenza, dovrà ripetere nel 2014 questa performance, utilizzando nella camera di contenimento del plasma dei materiali di berillio-tungsteno che poi verranno utilizzati in ITER. Anche in Italia, nei laboratori ENEA di Frascati, è prevista la costruzione di un tokamak che dovrà esplorare il comportamento del plasma in condizioni estreme.

«Sono fiducioso che, poco dopo la metà del nostro secolo, la prospettiva dell’energia da fusione diventerà percorribile, naturalmente se i governi continueranno a sostenerci con convinzione –conclude Romanelli–. Basti pensare che il mercato europeo dell’energia assorbe oggi 700 miliardi di euro all’anno. Mentre alla ricerca energetica, di qualunque tipo, vengono destinati solo 2 miliardi di euro all’anno. Una cifra ben modesta se si considera l’importanza strategica del settore».

Franco Foresta Martin

Già so come andrà a finire.. Costerà millemila volte di più della nucleare a causa di chi vuol spingere quest'ultima per guadagnare..

Io invece spero che si diano una mossa. Certo che potrebbero coinvolgere un po' di più la popolazione, con disegnini e filmati carini... non gli ha insegnato nessuno le pubbliche relazioni?

secondo me è un sistema troppo costoso... in settimana ho partecipato ad una conferenza riguardo questi argomenti al festival della scienza a Genova e il relatore alla fine aveva detto: il reattore ce l'abbiamo già (il sole) sta a noi decidere se crearne un altro oppure specializzarci nei sistemi per sfruttar l'energia che ci viene fornita ogni giorno. (la conferenza era su: "la foglia artificiale")

premastampi ha scritto:

Accelera la fusione nucleare:
«Fra 15 anni energia dalle stelle»

Che quest'ottimismo dipenda da queste ultime novita' ?

Un passo in avanti per la fusione nucleare

Grazie a un nuovo dispositivo, il cosiddetto divertore a "fiocco di neve" che riduce le contaminazioni del plasma

I fisici del National Spherical Torus Experiment (NSTX) del Princeton Plasma Physics Laboratory sono ora più vicini a risolvere una delle grandi sfide della ricerca sulla fusione nucleare: come ridurre l'effetto del calore comunicato dal plasma ad alta temperatura alle pareti della camera in cui esso è confinato grazie alla sperimentazione dei cosiddetti divertori “fiocco di neve” (snowflake”).

Nel reattore di tipo tokamak il plasma assume una caratteristica forma toroidale (“a ciambella”) in virtù dell'azione di intensi campi magnetici. A causa dell'instabilità del plasma, molte particelle che lo costituiscono riescono a sfuggire. Attorno viene creato uno strato di plasma a temperatura inferiore, che costituisce l'interfaccia plasma-materiale. In tale strato, le particelle sfuggite e il calore fluiscono – attraverso una linea di campo magnetico “aperta” - verso un divertore.

Quest'ultimo è un dispositivo che ha lo scopo non solo di proteggere le pareti del reattore dal calore e quindi dall'erosione, ma anche di evitare la contaminazione del plasma. Un metodo utilizzato per proteggere il dispositivo utilizza i divertori, camere in cui possono fluire il calore espulso dal plasma e le impurità.

Se però il plasma che colpisce la superficie del divertore è troppo caldo, si possono verificare la fusione delle componenti poste “di fronte” al plasma e di conseguenza una perdita di potere di raffreddamento.

La recente idea di un divertore magnetico innovativo denominato “fiocco di neve” sviluppata grazie ai calcoli di D.D. Ryutov del Lawrence Livermore National Laboratory è stata realizzata recentemente presso l'NSTX con sole due o tre bobine magnetiche confermando pienamente le previsioni teoriche.

Come sottolineano gli studiosi durante la presentazione dei risultati al Convegno annuale dell'American Physical Society, che si tiene a Chicago in questi giorni, il nuovo dispositivo non influenza le alte prestazioni e il confinamento del plasma ad alta temperatura, ma anzi ne riduce la contaminazione e rappresenta una via praticabile per lo sviluppo dell'energia nucleare da fusione.