“Una svolta storica” per il futuro dell’energia pulita. Così i ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory in California hanno definito l’esperimento di fusione nucleare che, a dicembre 2022, ha per la prima volta prodotto più energia di quella necessaria per innescarlo. “Un passo che potrebbe rivoluzionare il mondo”, hanno spiegato. Come avere “il sole in una stanza”, visto che di fatto è stato riprodotto il processo che avviene nella stella madre.
Come funziona la fusione nucleare
Ma partiamo dalle basi. La fusione nucleare imita le reazioni che avvengono nel cuore delle stelle con l’obiettivo di raggiungere una fonte di energia pulita e potenzialmente illimitata.
È un processo molto diverso rispetto alla fissione nucleare, che invece produce energia sfruttando il fenomeno della scissione degli atomi: i neutroni dividono elementi più pesanti e instabili come l’uranio o il plutonio per generare energia. Una reazione da tenere sotto controllo, perché accanto alla produzione di energia, la scissione degli atomi dà origine a prodotti radioattivi. Con i relativi rischi e i problemi legati allo stoccaggio di tali rifiuti.
La fusione nucleare, riproducendo il processo che avviene nelle stelle, avvicina invece due atomi simili all’idrogeno fino a farli fondere tra loro. Questo processo può produrre un’enorme quantità di energia e nello stesso tempo dà origine a un atomo molto stabile. Gli atomi di idrogeno si fondono tra loro per formare elio, rilasciando enormi quantità di energia durante il processo.
Il problema è che il processo di fusione nei reattori richiede temperature fino a 150 milioni di gradi, quindi grandi quantità di energia, per creare il cosiddetto plasma.
La ricerca dal 1920 a oggi
La fusione nucleare, scoperta nel 1920, è stata studiata per molte decine di anni in tutto il mondo. Il più grande progetto di ricerca sulla fusione nucleare in Europa si chiama “ITER” e ha sede vicino a Marsiglia. Si tratta di un progetto di ricerca iniziato nel 1985, finanziato dai maggiori governi mondiali, la cui missione scientifica è quella di ottenere energia netta utilizzando dei magneti per limitare il processo di fusione.
Le prime tecnologie per la fusione magnetica furono progettate negli Stati Uniti e nell’Unione Sovietica. Da allora, hanno aderito al progetto ITER Unione europea, Giappone, India, Cina e Corea del Sud, riunendo 3.500 ricercatori da 140 istituti di ricerca di 35 Paesi.
Parallelamente a questo progetto, sono sorte poi oltre 35 società private con approcci diversi alla ricerca nello sviluppo dell’energia da fusione a scopo commerciale.
La svolta della scoperta americana
Marvin Adams, vice amministratore per i programmi di difesa della National Nuclear Security Administration, ha fornito una descrizione dell’esperimento americano che ha segnato la svolta sulla fusione nucleare. Per l’esperimento, ha spiegato, è stato utilizzato un cilindro contenente una piccola capsula sferica con un diametro pari a metà di quello di una palla da basket; 192 raggi di altrettanti laser sono entrati dalle due estremità del cilindro, colpendone la parete interna e depositando energia. Questo è accaduto in modo molto veloce, come già successo diverse volte prima d’allora. La novità è che per la prima volta questo esperimento è stato progettato in modo tale che il combustibile di fusione rimanesse abbastanza caldo in modo da produrre più energia di quella che i laser avevano depositato.
Per molti si tratta della “scoperta del secolo”, anche se – ha spiegato Kim Budin, direttrice del Lawrence Livermore National Laboratory – ci vorrà molto tempo prima di arrivare a una svolta anche industriale dell’esperimento. “Questa è stata una accensione, per una sola volta, di una capsula”, ha detto, “ma per ottenere l’energia commerciale da fusione c’è bisogno di molte cose. Bisogna essere in grado di produrre molti eventi di innesco per fusione per minuto e bisogna avere un robusto sistema di elementi di trasmissione per realizzarli. Ma con sforzi e investimenti concertati, e alcuni decenni di ricerca sulle tecnologie necessarie, saremo nella posizione di costruire una centrale elettrica”.
Vantaggi e svantaggi della fusione nucleare
L’energia da fusione nucleare è programmabile (nel senso che si può controllare) e realizzabile in qualsiasi area geografica. Come la fissione, la fusione nucleare permette di ottenere energia in maniera continuativa e a zero emissioni di gas serra. Ma, a differenza della prima, genera rifiuti a bassa radioattività e a rapido decadimento. Inoltre, i reattori a fusione non rischiano l’eventualità di incidenti catastrofici perché la potenza prodotta è controllabile.
Genera scetticismo, però, l’impiego del trizio in alcuni progetti di sviluppo, come l’ITER: si tratta di un elemento radioattivo che richiede grande attenzione nella manipolazione. Questo limite, tuttavia, può essere superato utilizzando reazioni di fusione avanzate, che però – come negli Stati Uniti – richiedono dunque ulteriori ricerche, con conseguenti investimenti di denaro.
