La fusione nucleare può salvare il mondo dalla catastrofe climatica?

0
398
fusione nucleare

Per alcuni è l’ultima fonte di energia pulita, in grado di salvare il mondo dalla catastrofe. Per altri, è solo un sogno scientifico che non manterrà mai la sua promessa.
Ciò che non è in dubbio è che la fusione nucleare è una fonte di energia incredibilmente potente che ha alimentato il sole e le stelle per miliardi di anni.

Solo un metro cubo di carburante – che può essere estratto dall’acqua di mare – potrebbe alimentare 10 milioni di case per un anno. La domanda è se questa fonte di energia letteralmente stellare possa mai essere resa commercialmente valida.

Il mese scorso, l’Agenzia internazionale per l’energia atomica (AIEA) ha portato a Mosca esperti di fusione di tutto il mondo per confrontare le note sui progressi compiuti nel rispondere a questa domanda.

L’incontro arriva tra forti pressioni sui governi affinché trovino alternative praticabili ai combustibili fossili che potrebbero rendere l’economia globale neutrale rispetto al carbonio.

Per oltre mezzo secolo, la fusione nucleare è stata pubblicizzata come la risposta ideale. Il suo combustibile simile all’idrogeno è disponibile in quantità praticamente illimitate, non produce gas a effetto serra o rifiuti radioattivi a lungo termine e non comporta alcun rischio di fusione.

Tale elenco di vantaggi sta ora attirando l’attenzione politica. Il primo ministro britannico Boris Johnson si è recentemente impegnato a spendere £ 200 milioni per la costruzione di una centrale a fusione “entro il 2040”.

Ma per molti scienziati è stato un impegno che ha ricordato una vecchia battuta: “La fusione nucleare è lontana 30 anni – e lo sarà sempre”. Lo scherzo riflette la ricerca apparentemente infinita di risolvere la sfida di portare sulla terra la fonte di energia delle stelle.

Come funziona la fusione nucleare?

Nonostante il suo nome, la fusione nucleare è fondamentalmente diversa dall’energia nucleare convenzionale. Invece di dividere gli atomi di elementi pesanti come l’uranio per rilasciare energia, la fusione nucleare distrugge atomi di elementi leggeri come l’idrogeno insieme così duramente che si fondono insieme, liberando molta più energia sotto forma di particelle in rapido movimento.

Sbattendo in speciali “coperte” avvolte attorno alla macchina per la fusione, queste particelle scaricano la loro energia sotto forma di calore, che viene quindi utilizzato per generare elettricità come una normale centrale elettrica sovralimentata.

Ma mentre la scienza è relativamente semplice, raggiungere la fusione è tutt’altro. Le stelle lo gestiscono in virtù dell’enorme gravità, la loro intensa gravità crea le colossali pressioni e temperature necessarie per convincere gli atomi a fondersi.

EIE: sbarca in Europa il tool di Google per monitorare le emissioni di CO2

Fare lo stesso sulla terra è molto più difficile. Richiede una macchina in grado di riscaldare il combustibile a temperature superiori a 100 milioni di gradi C, per poi afferrarlo in modo sicuro e affidabile mentre l’energia ne fuoriesce. Tali temperature furono raggiunte per la prima volta sulla terra nei primi anni ’50 sotto forma di bombe all’idrogeno. Gli scienziati hanno impiegato altri 20 anni per concordare un modo di fare lo stesso in condizioni controllate.

La fusione nucleare e il tokamak

Il risultato fu il cosiddetto “tokamak”, un dispositivo a forma di ciambella che utilizza campi magnetici per trattenere e controllare il combustibile di fusione.

Dopo altri 20 anni, gli scienziati sono finalmente riusciti a innescare la fusione controllata usando una di queste macchine, nota come JET vicino a Oxford, nel Regno Unito. Detiene ancora il record per la quantità di energia di fusione generata: 16 megawatt per soli due secondi.

Anche adesso, a più di 20 anni da quel record, il modesto obiettivo di raggiungere il “pareggio” – ottenere più energia di fusione di quella usata per innescare le reazioni – rimane sfuggente.

La maggior parte degli scienziati ritiene che la migliore speranza risieda in ITER, l’enorme tokamak in costruzione vicino ad Aix-en-Provence, in Francia. Ma la sua data di completamento è passata da oltre un decennio al 2027, il prezzo è quadruplicato a $ 20 miliardi – e anche allora non sarà mai commercialmente praticabile.

Arrivare lì è stato al centro dell’incontro di Mosca, in cui gli scienziati hanno esaminato le sfide legate alla costruzione del tipo di centrale elettrica a fusione nella vita reale sperata da Johnson.

Ma mentre possono condividere la sua eccitazione nel sfruttare la fonte di energia delle stelle, sanno tutti che non sono vicini quasi a rispondere alla domanda chiave: la fusione può mai competere con le fonti di energia convenzionali?

A giudicare dalla lunga lista di sfide affrontate durante l’incontro di Mosca, ci vorranno livelli quasi patologici di ottimismo per pensare che la fusione possa essere economicamente praticabile in qualunque momento presto.

Dopo mezzo secolo di esperimenti, i materiali adatti per la costruzione di un reattore a fusione commerciale rimangono sfuggenti. I materiali convenzionali come il tungsteno, un metallo con il punto di fusione più elevato e il composito di carbonio possono assorbire il calore, ma interferiscono anche con le reazioni di fusione.

Si stanno compiendo progressi su come proteggere le parti più calde del reattore usando metalli liquidi. Recenti lavori suggeriscono che il litio liquido potrebbe funzionare bene, in quanto entrambi possono fornire una schermatura e assorbire le particelle vaganti che influenzano le reazioni di fusione. Ma le funzionalità sono lungi dall’essere risolte.

I ricercatori stanno anche esaminando diversi progetti di reattori a fusione. I tokamak convenzionali usano intensi campi magnetici per controllare il combustibile da fusione e consumano enormi quantità di elettricità.

Finora, i progettisti hanno cercato di ridurre al minimo la domanda utilizzando i cosiddetti magneti superconduttori, ma questi sono ancora costosi da costruire e da utilizzare. Ora gli scienziati della Princeton University nel New Jersey stanno esplorando un progetto di reattore che potrebbe usare magneti permanenti, il tipo simile ai magneti per il frigo. Certo, quelli necessari per la fusione sono molto più sofisticati, ma il vantaggio di base è lo stesso: non hanno bisogno di elettricità.

Approcci molto più radicali al potere di fusione vengono anche studiati dalle start-up del settore privato, alcune supportate da miliardari come Bill Gates e Jeff Bezos.

La maggior parte mira a trovare il modo di innescare la fusione in macchine molto più piccole di ITER. Alcune idee sembrano stravaganti – come il riscaldamento del combustibile di fusione schiacciandolo con i pistoni.

E finora, nessuno di loro si è avvicinato al raggiungimento delle condizioni necessarie per generare potenza di fusione. Resta da vedere se qualcuno di loro ridimensionerà quella vecchia battuta sul fatto che l’energia della fusione nucleare rimanga per sempre a distanza di 30 anni.

Ma mentre la Terra si riscalda, sta diventando sempre più chiaro che potremmo non avere altri 30 anni per scoprirlo.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here