lunedì, Giugno 24, 2024

MAST Upgrade: il reattore che imita il Sole

MAST Upgrade è l’innovativo reattore nucleare da fusione capace di produrre energia pulita dell’Autorità britannica per l’energia atomica (UKAEA). In questi giorni il team del Culham Center for Fusion Energy (CCFE) ha comunicato alla stampa gli esiti incoraggianti dei primi test. Infatti, per gli gli scienziati il prototipo sarà il precursore della prima centrale elettrica a fusione del Regno Unito, obiettivo che s’intende raggiungere entro il 2040. L’esperimento s’inserisce nel più ambizioso progetto europeo Iter che si propone di adottare l’energia nucleare su scala industriale.

MAST Upgrade, cosa lo differenzia Tokamak?

MAST Upgrade è l’aggiornamento al reattore nucleare testato dagli scienziati del CCFE nel sud est dell’Inghilterra. Il dispositivo, che fungerà da banco di prova per i futuri reattori a fusione, potrebbe rivelare un nuovo approccio alla produzione di energia. Fino ad oggi, invero, nel mondo si impiegano i reattori MAST, Mega Amp Spherical Tokamak, per produrre energia attraverso la fusione degli atomi leggeri. Dalla forma di ciambella, dentro questi reattori circola il plasma, ossia un gas ionizzato a elevate temperature di isotopi di idrogeno. Questo viene poi veicolato da potenti magneti e, infine, riscaldato da microonde e fasci di particelle. In questo modo, i campi magnetici generati confinano il plasma e lo separano dalle pareti del reattore.

Le problematiche correlate ai reattori Tokamak

Il problema, però, sta nel fatto che possano verificarsi repentine instabilità del plasma in grado di interrompere il processo. In conseguenza, si verifica l’arresto della produzione di energia nonché il danneggiamento delle componenti del reattore. Problema al quale il team del CCFE ha cercato di ovviare. Infatti, il design di MAST Upgrade dovrebbe servire a scongiurare tale evenienza. Tuttavia, la tecnologia è ancora in fase di studio e sarebbe prematuro un giudizio circa la sua reale efficacia.

Le caratteristiche di MAST Upgrade

MAST Upgrade rappresenta, appunto, l’aggiornamento del reattore standard Tokamak per la cui costruzione sono serviti sette anni e 55 milioni di sterline. Ispirato al progetto europeo Iter (International Thermonuclear Experimental Reactor) testato per la prima volta su larga scala nel 1999, il miglioramento ha riguardato non solo la potenza di riscaldamento extra ma anche una nuova tecnologia per l’estrazione del calore dal plasma la quale consente di ottenere ingenti quantità di energia. Soprattutto, l’innovazione principale di MAST Upgrade riguarda la forma: il reattore, infatti, ora presenta un restringimento nella sua parte centrale che lo fa assomigliare più al torsolo di una mela che a una ciambella. Secondo i ricercatori tale conformazione conferirebbe maggiore stabilità al plasma torbido rispetto al modello standard.

Quali sono le peculiarità di MAST Upgrade?

Sebbene la produzione elettrica mediante reattore a fusione sia ancora in fase sperimentale, gli scienziati sono ottimisti. Negli ultimi anni, infatti, i ricercatori hanno studiato un modo che consentisse di passare dai reattori oggi utilizzati in tutto il mondo a sistemi più puliti. Come? Producendo elettricità sfruttando l'energia rilasciata quando i nuclei atomici leggeri vengono combinati per formare un nucleo più pesante. E senza produrre scorie radioattive. I test approntati sinora hanno dimostrato come ciò sia possibile, anche se restano molte le questioni aperte. In particolare, quella relativa al sistema di scarico tramite cui vengono elaborati il combustibile esaurito e il calore espulso dal plasma. Purtroppo, non si sono ancora trovate soluzioni idonee a gestire tali materiali per lunghi periodi di tempo. Per il momento, dunque, si procede a periodiche sostituzioni dei componenti deterioratisi, il che rende l'elettricità così prodotta molto costosa.

Le dichiarazioni degli scienziati su MAST Upgrade

Il CEO di UKAEA Ian Chapman ha commentato: “L’aggiornamento MAST ci porterà più vicini alla fornitura di energia di fusione pulita e sostenibile“. E ha soggiunto: “Questo esperimento aprirà nuovi orizzonti e testerà una tecnologia che non è mai stata provata prima“. Inoltre, Chapman ha osservato: “MAST Upgrade garantisce al Regno Unito una posizione di rilievo tra i Paesi impegnati nell’energia da fusione“. E assicura che il progetto “sarà fondamentale per raggiungere l’obiettivo di UKAEA di costruire la centrale elettrica a fusione STEP“.

Le aspettative della UKAEA

Come riporta la rivista Science, l’UKAEA ha affermato che una delle maggiori sfide nella ricerca sulla fusione è stata quella di estrarre la quantità di calore in eccesso dal plasma. Ora gli scienziati hanno in programma di testare un nuovo sistema di scarico chiamato divertore Super-X. Invero, il progetto si propone d’incanalare il plasma all’esterno del reattore a temperature sufficientemente basse da permettere alle componenti di resistere. Al contempo, l’escamotage permetterebbe una durata maggiore dei materiali, che consentirebbe di evitare periodiche sostituzioni delle parti deteriorate. Infatti, gli scienziati hanno precisato che “la riduzione approssimativa di dieci volte del calore che arriva alle superfici interne della macchina ha il potenziale per essere un punto di svolta per la redditività a lungo termine delle future centrali a fusione“.

I costi del progetto

Il progetto è cofinanziato dall'Engineering & Physical Sciences Research Council del UK Research & Innovation e dal Department for Business. In merito, il ministro della Scienza Amanda Holloway ha dichiarato: "Vogliamo che il Regno Unito sia un leader mondiale nell'energia da fusione e capitalizzi il suo straordinario potenziale come fonte di energia pulita che potrebbe durare per centinaia di anni". Quindi, i 220 milioni di sterline finanziati dal governo britannico hanno aperto la strada verso la costruzione della prima centrale a fusione del Regno Unito entro il 2040. 

MAST Upgrade: quali le potenzialità future?

Con l'aggiornamento gli scienziati hanno provveduto a modificare il sistema di scarico in modo da gestire gli enormi stress senza la necessità di sostituzioni costanti. A breve, il team testerà il nuovo design del divertore anche allo scopo di studiarne le ulteriori potenzialità. Pertanto, se il progetto dovesse funzionare gli esperti del CCFE pronosticano la sua applicazione anche a impianti di dimensioni contenute. E ciò significherebbe abbattere i costi di produzione. Intanto, il governo britannico è entusiasta degli attuali sviluppi, e lo dimostra finanziando i progetti del CCFE. Soprattutto, ci si aspetta che tali impianti possano un domani produrre l'energia di cui il Regno Unito ha bisogno, senza l'annoso problema dello smaltimento delle scorie radioattive. Ad oggi, la data stimata è il 2040.

Articoli correlati: Fusione nucleare: il più grande reattore del mondo. Per ulteriori informazioni è possibile consultare il sito governativo della Atomic Energy Authority.

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