EAST: il reattore cinese stabilisce un nuovo record

Nella prefettura di Hefei, in Cina, il reattore sperimentale a fusione nucleare dell’istituto di scienze fisiche si conferma tra i più promettenti del panorama mondiale. L’EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) stabilisce un nuovo record: il plasma confinato dal campo magnetico toroidale ha raggiunto la temperatura di 120 milioni di gradi per 101 secondi. A renderlo noto è la stessa Accademia Cinese delle Scienze.

Quando si parla di fusione nucleare i numeri in gioco sono certo spaventosi. Come è noto, questi reattori simulano i meccanismi che alimentano le stelle. Ora, siate consapevoli che il nucleo del nostro Sole ha una temperatura media di soli 15 milioni di gradi. Ciò che sta accadendo è che in piccoli punti disseminati sulla terra, diversi reattori sperimentali termonucleari si spingono ben oltre 100 milioni di gradi. La temperatura di oltre sette Soli all’interno di una camera a ciambella!

Il reattore EAST

Il nome tecnico del reattore termonucleare cinese è HT-7U (Hefei Tokamak 7 Upgrade). Il progetto è stato proposto e approvato alla fine degli anni ’90. La sua prima accensione, datata 28 settembre 2006, ha permesso di ottenere il primo plasma all’interno del vacuum vessel per pochissimi secondi. Il vacuum vessel è la camera a ciambella che ospita il plasma, che deve avere adeguate caratteristiche perché possa essere sede di reazioni di fusione nucleare. Ottenere un plasma stabile alle condizioni operative di progetto, tali da permettere una resa energetica positiva dell’intero sistema, è una sfida ancora in atto nella ricerca nucleare. Date le temperature ordinarie di funzionamento dei reattori termonucleari, è chiaro che il plasma non può toccare alcuna superficie. A questo scopo si realizza un campo magnetico toroidale tramite dei superconduttori, con l’obiettivo di tenere in sospensione il plasma all’interno della camera, realizzata in superleghe di molibdeno, tungsteno e grafite.

I successi di EAST

Il muro dei 100 milioni di gradi è stato abbattuto dallo stesso EAST il 12 novembre 2018, ma questa volta il fenomeno è durato solo 10 secondi. EAST è stato anche il primo reattore a mantenere l’assetto H-mode per un minuto a 50 milioni di gradi, nel 2016. L’anno successivo il tempo di confinamento in H-mode è stato prolungato con successo fino a 100 secondi. L’assetto H-mode conferisce al plasma una particolare stabilità e quindi un migliore confinamento (high-confinement mode).

Il 28 maggio 2021 l’Accademia Cinese delle Scienze ha notificato un nuovo record: raggiunta la temperatura di 120 milioni di gradi per un tempo di confinamento di 1 minuto e 41 secondi. Addirittura gli scienziati del team che pilotava l’esperimento si sono spinti fino a 160 milioni di gradi anche se per 20 secondi. Il record precedente apparteneva alla Corea del Sud, con il suo reattore KSTAR, con 100 milioni di gradi mantenuti per 20 secondi.

Innesco della fusione nucleare

Ai fini dell’innesco delle reazioni nucleari di fusione, raggiungere temperature dell’ordine delle centinaia di milioni di gradi è condizione necessaria ma non sufficiente. Altre due condizioni imprescindibili sono il raggiungimento di un adeguato valore di densità del plasma e un tempo di confinamento sufficientemente lungo. Per poter dare fusione, i nuclei degli elementi (cariche positive) devono essere abbastanza vicini, così che la forza nucleare forte prevalga sulla repulsione dovuta alla barriera potenziale coulombiana. Raggiungere le condizioni di plasma adeguate è possibile con l’incremento di pressione dovuto al riscaldamento del plasma stesso. Le temperature dell’ordine delle decine o centinaia di milioni di gradi sono richieste per ottenere tali valori di pressione e quindi di densità.

Ancora promesse

La strada presa dalla ricerca sulla fusione nucleare sembra essere promettente. Tra i reattori in testa c’è senza ombra di dubbio l’EAST, che fa parte di un progetto più ampio che abbraccia anche l’europeo ITER. Diversi tra i maggiori stati trascinano la ricerca scientifica verso la produzione energetica da fusione nucleare. Stati Uniti, Cina, Russia, India, Corea del Sud, Giappone e l’Unione Europea sono tra questi. La catastrofe ambientale che sta vivendo l’uomo fa premere l’acceleratore anche in questa direzione. La fusione ha un potenziale enorme che garantirebbe all’uomo di poter entrare nella post-carbon society. Ovviamente sono ancora promesse: si prospetta che la tecnologia per ottenere energia dispacciabile da fusione nucleare sia pronta non prima del 2050. Sono trent’anni di ricerca, successi e fallimenti, intere carriere di scienziati che hanno abbracciato la causa, un terzo degli anni che ognuno di noi spera di poter vivere.