La fusione nucleare: a quando l’utilizzo commerciale di questa fonte energetica?

Per cercare di capire la portata del risultato ottenuto negli USA, è bene forse ricordare brevemente in cosa consiste la reazione di fusione nucleare. La fusione è una reazione nucleare che avviene quando gli isotopi di idrogeno, il deuterio e il trizio, si uniscono a temperature e pressioni estremamente elevate e rilasciano grandi quantità di energia mediante la fusione in atomi più pesanti di elio. A differenza della reazione nucleare di fissione, utilizzata nelle centrali nucleari in funzione attualmente, che sfrutta la scissione di atomi pesanti in atomi più leggeri producendo scorie altamente radioattive la cui radioattività dura migliaia di anni, l’energia ottenuta dalla fusione non genera né scorie né residui radioattivi ed è una fonte di energia inesauribile.

La reazione nucleare di fusione è la stessa reazione nucleare che alimenta il sole e le stelle e che invia sulla Terra l’energia che permette la vita sul nostro pianeta.

La riproduzione di questo processo sulla Terra richiede però il raggiungimento di temperature di 150 milioni di gradi Celsius e delle tecnologie di punta in grado di confinare il plasma (ioni di deuterio e trizio ad alta temperatura) affinché avvenga la fusione dei due isotopi dell’idrogeno.

Esistono due sistemi di confinamento del plasma:

1. il confinamento inerziale, utilizzato al Laboratorio NIF in California, che sfrutta potenti raggi laser che convergono sul plasma riscaldandolo e comprimendolo fino ad ottenere la reazione di fusione;
2. il confinamento magnetico che utilizza potenti magneti per confinare il plasma all’interno di una camera a vuoto (comunemente a forma di ciambella) dove avviene la conversione di energia generata dalla fusione. Il confinamento magnetico è quello sul quale ha puntato l’Unione Europea con il progetto ITER.

Il risultato ottenuto dal Laboratorio NIF ha certamente un alto valore scientifico ma non accelera in nessun modo i tempi per un uso commerciale della fusione per la produzione di energia. Infatti la reazione di fusione è stata ottenuta con 192 laser in qualche miliardesimo di secondo mentre la produzione di energia elettrica richiede vari eventi di innesco ripetitivi e di maggiore durata. Lo stesso U.S. Departement of Energy ha ammesso che il raggiungimento di questi obbiettivi richiede ancora decenni di ricerca tecnologica avanzata e che ci vorranno probabilmente tra i 30 e i 50 anni per produrre energia elettrica con la fusione nucleare.

L’eccessiva enfasi data dalle autorità americane, e ripresa dai media, al risultato ottenuto al NIF è probabilmente dovuta all’eventuale l’utilizzo ai fini militari della fusione a confinamento inerziale.

La maggior parte degli esperimenti effettuati al NIF sono infatti di natura militare e finanziati dal Pentagono e la fusione a confinamento inerziale studiata negli USA permette di continuare e approfondire la ricerca sulle bombe nucleari a idrogeno (bombe H). Allo stato attuale questo tipo di ordigno nucleare è innescato da piccole bombe a fissione che potrebbero essere sostituite da potenti raggi laser.

Penso sia utile spendere anche qualche parola sul progetto ITER a confinamento magnetico sul quale ha puntato l’Unione Europea con la partecipazione di Cina, India, Russia, Giappone, Corea del Sud e USA. Il progetto, in costruzione sul sito di Cadarache in Francia, ha come obbiettivo la realizzazione di un reattore di dimostrazione (DEMO) e di un reattore commerciale entro il 2050. Nell’ambito del consorzio EUROFUSION che indirizza la ricerca sulla fusione nell’Unione Europea, importanti risultati sono stati ottenuti con il JET, Joint European Torus a Culham vicino Oxford (UK) nel dicembre scorso.

Questo impianto sperimentale, che si può considerare una versione ridotta del progetto ITER, circa un decimo delle dimensioni di ITER, ha generato energia pari a 59 milioni di joule (11 Mega Watt) per una durata di 5 secondi, un’eternità se si considera che fino ad allora la produzione di energia da fusione era durata solo poche frazioni di secondo. Questi risultati sono incoraggianti pur non avendo avuto un surplus di energia in quanto ottenuti con la stessa tecnologia e la stessa miscela del combustibile del progetto ITER.

Gli scienziati del JET sostengono che applicando le stesse condizioni al progetto ITER si produrrebbe 10 volte l’energia immessa. I primi esperimenti di fusione sul sito di Cadarache sono previsti per il 2025.

È indubbio che importanti progressi sono stati fatti nell’innesco del processo di fusione, sia con il confinamento inerziale sia con quello magnetico ma non si prevedono reattori commerciali a fusione prima di 30 anni. È quindi necessario continuare la transizione energetica nel nostro paese puntando sempre di più sulle energie rinnovabili introducendo semplificazioni amministrative per le concessioni, riducendo i sussidi pubblici alla produzione di energia con combustibili fossili, introducendo maggiori incentivi per comunità, privati cittadini, enti pubblici.

Purtroppo non sembra questa la strada intrapresa dal nuovo governo.

Immagine di copertina da Wikimedia