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Sabato, 2 Marzo 2024
L'energia delle stelle / Regno Unito

"Una stella accesa sulla Terra": il canto del cigno del reattore a fusione nucleare europeo

Il Joint European Torus (JET), il più grande esperimento di fusione nucleare al mondo, ha ottenuto un nuovo record di energia prodotta durante l'ultima e conclusiva campagna sperimentale che ha dimostrato la capacità di generare in modo affidabile energia da fusione nucleare

Il consorzio europeo EUROfusion, a seguito della verifica e validazione dei dati scientifici ottenuti negli esperimenti in deuterio e trizio (DT3) a fine 2023, ha annunciato oggi che il 3 ottobre 2023 si sono ottenuti 69 megajoule (MJ) di energia con 0,2 milligrammi di combustibile durante un singolo impulso nell'arco di 5 secondi, superando il precedente record mondiale di 59 MJ del 2022. Equivale all'energia rilasciata dalla combustione di 2 chilogrammi di carbone.

69 megajoule in 5 secondi

La campagna sperimentale DT3 ha confermato la capacità di replicare e migliorare i risultati degli esperimenti di fusione ad alta energia già ottenuti e ha dimostrato l'affidabilità delle metodologie operative di JET, essenziali per il successo del reattore sperimentale internazionale ITER in via di realizzazione. Agli esperimenti, svolti sull'impianto europeo sito presso l'UKAEA (Regno Unito), hanno partecipato più di 300 scienziati provenienti da tutti i laboratori di fusione europei, con una forte partecipazione italiana in ruoli chiave di leadership scientifica e organizzativa.

Il Joint European Torus (JET) ha così concluso la sua vita sperimentale. È stato il più grande impianto a fusione europeo, l'unico in grado di operare con una miscela di combustibile composto da deuterio e trizio, la stessa miscela ad alte prestazioni che verrà utilizzata nelle future centrali a fusione che proveranno a riprodurre sulla Terra lo stesso meccanismo che 'accende' gli astri per ottenere energia rinnovabile e inesauribile.

Ma come avviene la fusione Nucleare 

Ad oggi per riprodurre il meccanismo che accende gli astri, la ricerca scientifica utilizza una macchina denominata Tokamak, di forma toroidale, caratterizzata da un involucro cavo, con all'interno un'apposita 'camera di reazione' rivestita da un mantello costituito da contenitori di litio. La reazione di fusione viene riprodotta all'interno del Tokamak utilizzando il litio presente nel rivestimento, il deuterio, una forma di idrogeno di cui è ricca l'acqua di mare (30 g/m3) e il trizio, generato direttamente all'interno del Tokamak, in un ciclo chiuso. Deuterio e trizio vengono immessi nella camera di reazione e portati a temperature di 200 milioni di gradi, oltre dieci volte l'interno del Sole, trasformandosi in un composto di particelle cariche separate, nuclei ed elettroni, ovvero in plasma.

Per arrivare a questo risultato si "impiegano sistemi altamente sofisticati, basati sull'uso di onde elettromagnetiche o di fasci di particelle neutre. Per evitare che le particelle di plasma si muovano disordinatamente, urtando e danneggiando le pareti, perdendo energia preziosa e, di conseguenza, inibendo la reazione di fusione, intorno alla camera di reazione all'interno del Tokamak vengono collocati grandi magneti che hanno il compito di produrre campi magnetici in grado di 'confinare' il plasma".

Il passaggio dalla reazione di fusione alla produzione di energia elettrica avviene "attraverso i neutroni generati dall'unione fra il deuterio e il trizio: l'energia dei neutroni viene depositata all'interno del mantello della camera di reazione dove viene trasformata in vapore che alimenta una gigantesca turbina per produrre energia elettrica. L'elio che residua nei diversi passaggi del processo viene smaltito senza problemi. La caratteristica della fusione è la capacità di autosostenersi grazie all'energia prodotta nella fusione stessa; tuttavia, il processo va costantemente alimentato iniettando gas di deuterio e trizio nella camera di reazione e rimuovendo l'elio prodotto. Infatti, se l'iniezione cessa, la reazione si spegne immediatamente.

"JET ha operato il più vicino possibile alle condizioni delle centrali elettriche con le strutture odierne, e la sua eredità sarà pervasiva in tutte le future centrali elettriche. Ha un ruolo fondamentale nell’avvicinarci a un futuro sicuro e sostenibile" spiega Sir Ian Chapman, CEO dell'UKAEA.

Quello registrato dal reattore Jet è stato "un canto del cigno", l'ultimo grande successo del reattore sperimentale che è andato a riposo a fine dicembre 2023, dopo 40 anni di attività. Ma per il nuovo programma di fusione nucleare il governo britannico ha impegnato 650 milioni di sterline da investire in ricerca e nuove infrastrutture.

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