Martedì, 16 Luglio 2024
ENERGIA PULITA

È ufficiale: la fusione nucleare funziona

L'annuncio arriva dal Lawrence Livermore National Laboratory americano: per la prima volta un reattore a fusione ha prodotto più energia di quella utilizzata per alimentare la reazione. Un successo storico che apre le porte allo sviluppo commerciale di questa tecnologia

Le indiscrezioni sono diventate una certezza: la fusione nucleare può essere vantaggiosa da un punto di vista energetico. Con un reattore a fusione, cioè, è possibile ottenere più energia di quella necessaria per innescarlo. E seppure le tecnologie attuali siano ancora distanti anni luce da quelle che servirebbero per costruire una centrale a fusione realmente funzionante, oggi sappiamo che, almeno in teoria, si potrebbe fare. Ad annunciarlo è stato il segretario per l'energia statutintense Jennifer Granholm, nel corso di una conferenza stampa presso il Lawrence Livermore National Laboratory, struttura che ospita la National Ignition Facility, il reattore a fusione dove è stato ottenuto per la prima volta quello che in gergo tecnico viene definito “guadagno netto di energia”. 

Perché la notizia è stata accolta con tanto entusiasmo dagli addetti ai lavori? È presto detto: anche se si sente parlare da decenni della fusione nucleare come l'unica, possibile, soluzione definitiva dei problemi energetici dell'umanità, non c'erano ancora, in realtà, certezze che si trattasse di una strada realmente percorribile. È vero: la fusione nucleare è un processo assolutamente naturale, che alimenta tutte le stelle che popolano il nostro universo. Ma non è scontato che quello che avviene nel nucleo di una stella possa essere riprodotto anche sulla superficie del nostro pianeta. 

O meglio, che si possa riprodurre in modo che la reazione sia anche conveniente da un punto di vista energetico. All'interno di una stella come il Sole la temperatura si aggira attorno ai 16 milioni di gradi, la pressione supera i 500 miliardi di atmosfere, e la dispersione di energia è pressoché nulla. Condizioni in cui è facile vincere la repulsione elettromagnetica che tende a tenere lontani tra loro i protoni di atomi diversi. E innescare così le reazioni di fusione che producono l'energia solare, in cui i nuclei atomici di elementi leggeri come l'idrogeno si uniscono a formare un atomo più pesante, liberando nel processo una quantità enorme di energia. 

In qualche modo è un processo opposto a quello di fissione, utilizzato dai reattori nucleari tradizionali, in cui l'energia è ottenuta dalla divisione di atomi di elementi pesanti. Ed ha diversi vantaggi come fonte energetica: il carburante è facile da ottenere (si utilizzano isotopi dell'idrogeno come trizio e deuterio, relativamente abbondanti anche nell'acqua marina), e la reazione non produce scorie a lunga radioattività. Il problema, lo dicevamo, è che sulla Terra le condizioni sono molto differenti a quelle del nucleo di una stella. E se ottenere una reazione di fusione di per sé non è poi tanto difficile (è alla base, ad esempio, delle fantomatiche bombe H costruite a partire dagli anni '50), rendere il processo vantaggioso in termini energetici è tutt'altra faccenda. 

Per produrre temperature e pressione sufficienti a innescare una reazione di fusione in un reattore, si finisce praticamente sempre per utilizzare molta più energia di quella che si ottiene dalla fusione stessa. È questo il vero scoglio che si cerca di superare ormai da decenni: individuare un modo per rendere conveniente un reattore a fusione. Gli sviluppi in questo campo sono arrivati per gradi, e ormai da qualche anno ci stiamo avvicinando al cosiddetto breakeven, anche indicato come Q=1, ovvero il momento in cui l'energia utilizzata per innescare la fusione è pari a quella emessa dalla reazione. Chi lavora nel campo, insomma, era certo da tempo che si trattasse di qualcosa di fattibile. Ma fino ad oggi mancava ancora una prova concreta. 

La la National Ignition Facility dei Lawrence Livermore National Laboratory è riuscita ad ottenerla.  I 192 laser che alimentano il reattore hanno infatti emesso 2 megajoules di energia, alimentando una reazione di fusione che ne ha prodotti più di 3. Un aumento importante dell'energia totale, che rappresenta la prima reazione di fusione nucleare con un guadagno netto di energia mai ottenuta dall'uomo, e la prima volta in cui è stato ottenuta in laboratorio la cosiddetta condizione di igniezione, ovvero una reazione di fusione in grado di autosostenersi, senza bisogno di energia immessa dall'esterno. 

L'entusiasmo, insomma, è d'obbligo. Anche se nonostante il successo, lo sviluppo di reattori a fusione per la produzione di energia è ancora lontanissimo dal diventare realtà. E per diversi motivi. Innanzitutto, un problema di efficienza: nell'esperimento della National Ignition Facility è stato ottenuto poco più di un megajoules di energia in eccesso, che è poco più di quella necessaria per alimentare un bollitore elettrico. E il calcolo dell'energia utilizzata per produrli non tiene conto di circa 1 megajoules di energia che è stato sprecato a causa dell'inefficiente conversione dell'energia elettrica in raggi laser. 

Il reattore americano inoltre è in grado di produrre una reazione di fusione del genere più o meno una volta al giorno, mentre per immaginare un'applicazione commerciale di questa tecnologia un impianto a fusione dovrebbe poterla innescare 10 volte al secondo. La tecnologia, insomma, dovrà diventare molto più efficiente, economica e scalabile, prima di poter risolvere realmente i problemi di approvvigionamento energetico dell'umanità. Molto più concretamente, purtroppo, il successo americano avrà probabilmente importanti ricadute per la produzione e l'ammodernamento dell'arsenale atomico a stelle e strisce, consentendo di sopperire ai test atomici, vietati ormai da decenni. 

L'obbiettivo centrato dal reattore americano, insomma, al momento è più simbolico che altro. Anche perché la tecnologia utilizzata, definita fusione a contenimento inerziale, è molto più acerba rispetto alla più diffusa fusione a contenimento magnetico, con cui sono costruiti i reattori realmente all'avanguardia come l'Iter, attualmente in costruzione in Francia con un importante contributo scientifico e industriale da parte del nostro paese. Trattandosi di tecnologie estremamente differenti, resta da vedere quanto il risultato americano potrà rivelarsi utile per il progresso degli altri settori della ricerca sulla fusione. Quel che è certo, comunque, è che dimostra che la fusione nucleare è effettivamente una strada percorribile per arrivare, un giorno, ad ottenere finalmente una fonte di energia realmente pulita e illimitata. 

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