È una settimana di scoperte e annunci entusiasmanti sulla fusione nucleare. Dopo gli aggiornamenti entusiasmanti della Fusione Inerziale americana, gli scienziati nel Regno Unito hanno annunciato il più alto rendimento energetico mai raggiunto con la fusione nucleare.
Un test nel Joint European Torus (JET) è stato in grado di creare alta potenza di fusione per cinque secondi, rilasciando 69,26 megajoule di energia da appena 0,21 milligrammi di combustibile. Questo equivale all’energia che si può ottenere da 2 chilogrammi (4,4 libbre) di carbone. Il combustibile in questione è una miscela di due tipi di idrogeno pesante chiamati deuterio e trizio, che verranno impiegati nelle centrali nucleari a fusione del futuro.
Nonostante il record, il JET non è progettato per raggiungere l’energia prevista per quelle centrali. È un percorso per prototipi su larga scala come ITER e DEMO. ITER entrerà in funzione l’anno prossimo e dovrebbe generare 10 volte più energia di quella inserita. Il suo successore, DEMO, genererà elettricità e 25 volte l’energia inserita. Tuttavia, i risultati del JET mostrano il potenziale di questa tecnologia.
“La nostra dimostrazione di successo di scenari operativi per future macchine a fusione come ITER e DEMO, convalidata dal nuovo record energetico, infonde maggiore fiducia nello sviluppo dell’energia da fusione. Oltre a stabilire un nuovo record, abbiamo raggiunto cose che non avevamo mai fatto prima e approfondito la nostra comprensione della fisica della fusione”, ha dichiarato il professor Ambrogio Fasoli, responsabile del programma (CEO) presso EUROfusion, in una dichiarazione.
“Possiamo creare in modo affidabile plasmi di fusione utilizzando la stessa miscela di combustibile da utilizzare nelle centrali elettriche a fusione commerciali, dimostrando l’esperienza avanzata sviluppata nel tempo”, ha aggiunto la dottoressa Fernanda Rimini, responsabile dello sfruttamento senior del JET.
JET, ITER e DEMO sono un tipo di progetto di fusione nucleare noto come tokamak. Il plasma di fusione è contenuto in una camera a forma di ciambella da potenti magneti. La fusione è il processo che alimenta il Sole e tutte le stelle, ma sulla Terra non abbiamo naturalmente le pressioni e le temperature presenti al nucleo di questi oggetti. Quindi dobbiamo essere creativi, e di solito questo significa riscaldare il plasma a oltre 100 milioni di gradi.
Alle temperature così elevate, il plasma rilascia molta energia (che è l’obiettivo), ma possono verificarsi esplosioni che danneggiano le pareti di confinamento. La fusione di deuterio e trizio crea elio e questo sottoprodotto deve essere eliminato senza distruggere il sistema di scarico. Il JET ha dimostrato che entrambe queste sfide possono essere risolte.
“Non solo abbiamo dimostrato come attenuare il calore intenso che fluisce dal plasma allo scarico, ma abbiamo anche mostrato nel JET come possiamo portare il bordo del plasma in uno stato stabile, evitando così esplosioni di energia che raggiungono la parete. Entrambe le tecniche sono destinate a proteggere l’integrità delle pareti delle future macchine. Questa è la prima volta che siamo stati in grado di testare quegli scenari in un ambiente di deuterio-trizio”, ha aggiunto il dottor Emmanuel Joffrin, responsabile del gruppo di lavoro sulla sfruttamento del tokamak di EUROfusion presso il CEA.
Per creare quelle alte temperature, è necessario inserire molta energia. Nella fusione nucleare, l’obiettivo è raggiungere un fattore Q superiore a uno, con uno che rappresenta l’energia che si ottiene quanto quella inserita. L’unico esperimento che ha raggiunto finora questo risultato è stato il sistema di fusione inerziale negli Stati Uniti, che ha ottenuto un Q di 1,5. Il miglior risultato ottenuto dal JET è stato 0,69, ma il rendimento energetico del JET è stato 20 volte superiore a quello ottenuto dalla Fusione Inerziale.
Le centrali elettriche a fusione commerciali sono ancora a un paio di decenni di distanza, ma queste recenti scoperte mostrano che ci sono molteplici percorsi per raggiungere questo obiettivo e solo attraverso ulteriori sperimentazioni possiamo continuare a perfezionare e migliorare.
