L’evoluzione della Fusione Nucleare

L’obiettivo nello studio della fusione nucleare è quello di produrre energia potenzialmente inesauribile e senza emissioni.
Per questo motivo, si tenta di simulare il processo di fusione nucleare tramite una riproduzione controllata.

L’idea è quella di imitare il sistema delle stelle e, dunque, del sole nello Spazio.

Come agisce la Fusione Nucleare?

La fusione nucleare è un processo di reazione nucleare che porta i nuclei di due o più atomi ad unirsi e fondersi tra di loro. Tramite quest’unione si crea un nuovo nucleo, con massa maggiore o minore della precedente.

Perché si tenta di imitare il sistema delle stelle nello spazio?
Il processo di reazione nucleare è lo stesso che alimenta le stelle, ossia lo stesso che genera energia nel nucleo di una stella.
L’energia prodotta dalle stelle durante il processo di reazione, gli consente di brillare di luce propria.

Cosa succede esattamente?
I nuclei degli atomi si avvicinano con una pressione talmente intensa da superare la repulsione causata dalle cariche elettriche positive degli stessi nuclei e da fondersi, fino a rilasciare una determinata quantità di energia.

Riprodurre il processo di Fusione Nucleare

Diventa particolarmente difficile simulare la stessa reazione nucleare sulla Terra.

Per riprodurla, infatti, si devono portare i nuclei degli atomi ad una condizione di pressione intensa e ad alte temperature, tali da unirli.
La principale difficoltà è, in realtà, la riproduzione della fusione nucleare in una situazione controllata.

Ad esempio, una riproduzione del processo di reazione nucleare è stata realizzata con la bomba H, ossia la bomba all’idrogeno, in cui l’energia viene prodotta dalla reazione avviata tramite la stessa esplosione della bomba.
In questo particolare caso, i nuclei pesanti vengono scissi in nuclei più leggeri.
Avviene, infatti, l’opposto rispetto alla fusione.

La creazione di un reattore nucleare a fusione

Un reattore nucleare a fusione consente di produrre energia tramite un processo di fusione nucleare controllato.

Data la difficoltà di riprodurre una tale processo, al momento, non esistono reattori a fusione nucleare che producano energia per scopi civili.
Esistono, però, degli impianti dedicati alla ricerca e allo studio che riescono ad innescare una reazione nucleare per tempi ridotti.

A differenza della bomba all’idrogeno, nella fusione si vuole ottenere l’unione di nuclei leggeri in un nucleo più pesante, in modo stabile e necessariamente controllato.

L’importanza della riproduzione di questo processo risiede, in particolare, nella possibilità di produrre energia in grandi quantità.

Qual è il problema? Ad oggi, non si è scovato un materiale che possa contenere i gas durante il processo di fusione, che avviene ad elevatissime temperature. Inoltre, le tecniche di riscaldamento sono estremamente complesse.

Infatti, per avviare la fusione e superare la repulsione elettromagnetica data dalle cariche positive dei nuclei, bisogna raggiungere una situazione di pressione possibile solo a temperature molto elevate, tramite radioonde e microonde. Temperature che portano i gas allo stato di plasma, ossia ionizzati.

Per contenerli durante il processo, al momento, viene utilizzato un campo magnetico ad elevata intensità.

Attualmente, oltre a non saper produrre energia tramite una reazione di fusione controllata, non siamo ancora in grado di produrre più energia di quanta ne serva per innescare la fusione stessa.

Novità nella Fusione Nucleare

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)

ITER è progetto basato su una collaborazione internazionale.
Prevede lo sviluppo di un cilindro di 30 metri di altezza e 30 metri di diametro, che contenga il plasma in sospensione magnetica.

I primi risultati del progetto verranno raggiunti tra il 2025 e il 2035. Gli studi prevedono che il nuovo reattore raggiungerà le 2.6 atmosfere, diversamente dalle 2 raggiunte dai sistemi precedenti.
Dopo i primi risultati, verrà costruito il prototipo della centrale nucleare, ossia DEMO.

ITER deriva da tokamak, il progetto basato sul confinamento magnetico dei gas ionizzati.

Il nuovo reattore deve dimostrare la possibilità di produrre, in modo controllato, più energia rispetto a quanta ne serva per avviare il processo, perché la costruzione del prototipo DEMO si avvii.

SPARC

È un progetto attualmente in fase di test che sarà pronto tra 15 anni.
Esso prevede l’utilizzo di un nuovo materiale superconduttore e potente, un nastro di acciaio rivestito di ittrio-bario-ossido di rame.
L’utilizzo di questo materiale aiuterà a costruire dei magneti piccoli e potenti che utilizzino un quantitativo di energia minore nel processo di fusione.

Il minor consumo consentirà di produrre il doppio dell’energia per riscaldare i gas e mantenere attivi i magneti.
SPARC prevede, inoltre, la costruzione di un reattore compatto, di dimensioni ridotte e di 100 megawatt di potenza.

I progetti per la costruzione di un reattore a fusione nucleare sembrano ottenere ingenti sviluppi e un grande coinvolgimento a livello internazionale, soprattutto da parte dei paesi europei.

Tra qualche anno, probabilmente, riusciremo ad ottenere la prima centrale nucleare a fusione.

Tra i paesi europei, trovano un alto impegno anche alcune aziende italiane.
Una di queste è Vitrociset, un’azienda rilevante a livello nazionale ed internazionale che agisce all’interno di settori altamente innovativi e tecnologici, ad esempio nel settore delle infrastrutture e dei trasporti, dello spazio, della difesa e della cybersecurity.

Nell’ambito della fusione nucleare, quest’azienda ha acquisito un importante contratto per la fornitura di profili professionali altamente specializzati per il supporto ingegneristico nel progetto ITER.
Il personale fornito da Vitrociset parteciperà alla definizione del sistema di Comando e Controllo nell’ambito del progetto scientifico in Francia, sede principale di ITER.

Un passo estremamente importante per l’azienda stessa, ma anche per lo sviluppo nazionale di un settore strategico, innovativo e all’avanguardia.



redazione