Fusione nucleare, confermato il successo dell’esperimento americano

Per la prima volta prodotta più energia di quella usata per innescare il fenomeno. Ci vorranno ancora decenni prima che questa energia sia una realtà commerciale. 

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fusione nucleare
L'esperimento di fusione nucleare al Lawrence Livermore National Laboratory.

Mancava solo l’ufficialità dell’annuncio ma alla fine è la conferma arrivata: il Dipartimento Usadell’Energia ha comunicato il successo di un esperimento di fusione nucleare che per la prima volta ha portato a un guadagno netto di energia rispetto a quella utilizzata per innescare il procedimento, una svolta che può sconvolgere le prospettive globali nel settore energetico aprendo la porta alla generazione di elettricità in enormi quantità in modo sostenibile e sicuro.

Un risultato che, secondo il Dipartimento, «ha richiesto decenni di lavoro. Il 5 dicembre 2022 un team del Lawrence Livermore National Laboratory è entrato nella storia ottenendo l’accensionedella fusione. Questa svolta cambierà per sempre il futuro dell’energia pulita e della difesa nazionale americana».

Per il Segretario Usa all’Energia, Jennifer Granholm, si tratta di «una svolta rivoluzionaria, che migliora il mondo e salva vite che si svolge sotto i nostri occhi, una incredibile impresa».

In un video sul profilo social, il laboratorio ricorda come quella della fusione nucleare sia «una delle sfide scientifiche più impegnative» e come il risultato raggiunto sia il frutto di un lavoro iniziato addirittura negli anni Sessanta: «la fusione apre possibilità senza precedenti ed evidenzia la leadership scientifica degli Usa, oltre a permetterci di fare passi in avanti verso l’energia pulita», conclude il Lawrence Livermore National Laboratory.

La fusione è un processo attraverso il quale due nuclei leggeri si combinano per formare un singolo nucleo più pesante, rilasciando una grande quantità di energia. Negli anni ’60, un gruppo di scienziatidella struttura californiana ipotizzò che i laser potessero essere usati per indurre la fusione in laboratorio. Sono seguiti oltre 60 anni di ricerca e sviluppo in laser, ottica, diagnostica, fabbricazione di bersagli, modellazione e simulazione al computer e design sperimentale. Inseguendo questo “sacro graal dell’energia”, il laboratorio ha costruito una serie di sistemi laser sempre più potenti, portando alla creazione del NIF, il sistema laser più grande ed energico del mondo. Il NIF – situato vicino a Livermore, in California – ha le dimensioni di uno stadio e utilizza potenti raggi laser per creare temperature e pressioni come quelle che si registrano nei nuclei di stelle e pianeti giganti oppure all’interno di armi nucleari nel momento dell’esplosione.

«Abbiamo una comprensione teorica della fusione da oltre un secolo, ma il viaggio dal sapere al fare può essere lungo e arduo. La pietra miliare di oggi mostra cosa possiamo fare con la tenacia», ha affermato Arati Prabhakar, consigliere capo del presidente Biden per la scienza e la tecnologia e direttore dell’Ufficio delle politiche scientifiche e tecnologiche della Casa Bianca.

«Ci vorranno decenni per arrivare all’uso commerciale dell’energia pulita da fusione nuclearedopo l’esperimento in California – ha detto Kim Budil, direttore del Lawrence Livermore National Laboratory -. Ci sono ostacoli molto significativi, non solo a livello scientifico ma tecnologico. Questa è stata l’accensione, una volta, di una capsula, ma per ottenere l’energia commerciale da fusione c’è bisogno di molte cose. Bisogna essere in grado di produrre molti eventi di accensioneper fusione per minuto e bisogna avere un robusto sistema di elementi di trasmissione per realizzarli». Budil prevede che «con sforzi e investimenti concertati, e alcuni decenni di ricercasulle tecnologie necessarie, saremo nella posizione di costruire una centrale elettrica».

La fusione ha generato, grazie a 192 fasci laser, in qualche miliardesimo di secondo l’energia prodotta negli Stati Uniti. L’esperimento è avvenuto all’interno di una camera a vuoto e i laser sono stati puntati su un contenitore cilindrico forato e lungo alcuni millimetri. Il minuscolo cilindro racchiude a sua volta una capsula sferica dal diametro di tre o quattro millimetri, costituita da un guscio che racchiude e due elementi chiave per ottenere la reazione di fusione nucleare: il deuterio e il trizio. Penetrando attraverso i fori del cilindro, i fasci laser hanno colpito la parte interna del contenitore, generando dei raggi X che hanno colpito il guscio della sferetta, asportandolo e trasformandolo in plasma, ossia in un gas di particelle elettricamente cariche. Espandendosi, il plasma ha compresso il deuterio e il trizio fino a ottenere la pressione e la temperatura ideali per innescare la reazione di fusione.

Sono stati generati circa 25 megajoule di energia utilizzando un impulso laser di poco più di 20 megajoule. «Si tratta – ha detto l’esperto di fusione nucleare Stefano Atzeni, dell’Università Sapienza di Roma – di un esperimento di fusione controllata diverso da quelli a confinamento magnetico in via di sperimentazione in Europa. Il risultato è importante perché per la prima volta è stata generata una quantità di energia superiore a quella usata per ottenere la reazione».

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