Nucleare: la fusione dei ritardi?

Per questo da anni si cerca di creare nuove fonti di energia verde e, la più promettente tra queste in un ottica futura è la fusione nucleare. Questo progetto è portato avanti ad oggi, sin dal lontano 2009, grazie ad un sodalizio siglato fra Europa e Giappone. L’obiettivo è quello di riprodurre all’interno di un luogo confinato, denominato toroide, ciò che avviene all’interno delle Stelle. Analogamente a ciò che accade negli astri, infatti, in questo processo si cerca di fondere tra loro due isotopi dell’idrogeno.

Il risultato sarà il raggiungimento di un’energia pulita che non possiede il rischio di diffondere scorie radioattive nell’ambiente. Tuttavia, i ritardi sembrano sommarsi di anno in anno e la luce in fondo al tunnel sembra sempre più remota. La partenza che doveva essere possibile entro il 2020 si è dilatata fino al 2039. I costi sempre maggiori, assieme con la pandemia e la corrosione di alcune parti hanno contribuito ad aumentare i contrattempi.

ITER: il primo reattore a fusione nucleare

Il progetto che oggi vediamo in stato così avanzato nasce in realtà già nel 1985 e l’obiettivo finale è la costruzione di un primo impianto di dimensioni reali a Cadarache in Francia. In questa località francese si sta costruendo ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), ovvero il futuro reattore sperimentale che dovrà rendere la fusione una realtà.

Ma come funziona la fusione nucleare e cos’è il plasma?

Il processo produce energia tramite la fusione di deuterio e trizio, i due isotopi dell’idrogeno, al fine di ricavare da questa reazione un gas ionizzato chiamato plasma. Ovviamente, per ottenere il potere di una stella, serve una temperatura estrema e un luogo dove confinare il gas prodotto. Nel nostro caso, infatti, essendo sulla Terra e non nel Sole, tale fusione non né immediata né tantomeno facile. I due atomi sono difficili da fondere e all’unione preferiscono la repulsione. Per questo, il plasma è confinato in un anello detto toroide a temperature che raggiungono il valore di 150 milioni di gradi, ovvero un calore 10 volte più alto di quello della nostra stella.

Il confinamento avviene per merito di alcuni campi magnetici che aumentano la probabilità di collisione e che devono sopperire a ciò che nelle stelle accade naturalmente grazie alla forza di gravità. Questa collaborazione di livello mondiale fa tesoro di un’enorme investimento pari a 20 miliardi di dollari e prevede la fabbricazione del primo plasma e una piena produzione di energia entro il 2025. Ma sarà davvero così?

SPIDER: l’acendino della fusione

Grandi passi avanti sono stati compiuti in questi anni, e gran parte del merito è da dare anche al nostro paese. Dato che per raggiungere il nucleo del plasma è necessario raggiungere un’energia pari a 1 MeV lo stratagemma che è stato trovato negli anni è l’utilizzo di iniettori a fasci neutri a ioni negativi (NI-NBI), ovvero una specie di accendino che utilizza un fascio di ioni di idrogeno di segno negativo.

Un ruolo di grande rilievo è rappresentato dal Consorzio RFX, situato a Padova. Già nel 2018 la città veneta aveva inaugurato l’esperimento SPIDER ovvero la sorgente di fasci di ioni negativi più potente al mondo e prototipo della sorgente di ioni dell’iniettore di ITER.

In questo contesto un altro attore entra in gioco: il cesio. Questo metallo non molto conosciuto è invece fondamentale per ottenere l’alta quantità di ioni negativi necessaria per la generazione del plasma e il funzionamento di ITER. Il cesio viene utilizzato sottoforma di vapore e viene fornito tramite 3 forni evaporatori posti nella camera del plasma.

MITICA e il sistema di riscaldamento

L’ingrediente chiave per la fusione nucleare, ovvero il plasma, può essere ottenuto solamente grazie ad un potente sistema di riscaldamento. La soluzione si chiama MITICA, ovvero il sistema di riscaldamento di ITER che ad oggi è oggetto di studio presso il Consorzio RFX a Padova.
Il prototipo dovrebbe immettere milioni di Watt solamente utilizzando l’iniezione di particelle neutre. Queste particelle, infatti, entrando all’interno del plasma e grazie al confinamento magnetico collidendo con le altre particelle cedono la propria energia ottenendo un “potere riscaldante”.

L’8 marzo 2023, a Padova si sono svolti i test di funzionamento delle pompe criogeniche di MITICA. Questi componenti sono fondamentali per il sistema di riscaldamento, in quanto forniscono le condizioni di vuoto necessarie al processo. Il sistema di raffreddamento di MITICA vanta delle dimensioni enormi: una lunghezza di 8 metri e un’altezza di 2,8 metri. Chiaramente, anche se per un occhio esterno questi passi possono essere poco, potrebbero caratterizzare la vera svolta per il futuro dell’umanità.

Il ritardo che condanna ITER

Il mondo intero però si domanda se il gioco valga la candela e se l’obiettivo verrà mai raggiunto.
Il primo problema è caratterizzato dal costo. Un progetto che originariamente doveva avere un costo pari a 6 miliardi di dollari ha, ad oggi, raggiunto un budget di 25 miliardi di dollari.
Il costo potrebbe poi lievitare assieme ai ritardi.

Il Covid-19 ha largamente inciso nelle tempistiche portando alla chiusura delle fabbriche che cooperavano con ITER, provocando sia mancanza di materiali che ritardi nelle spedizioni. Altri problemi sono sorti a causa di alcuni componenti del reattore risultati difettosi. Inoltre, assieme ai “canali ufficiali”, vi sono state molte aziende private che hanno creato un grande zoccolo concorrenziale. Nuove realtà come Tokamak Energy e Commonwealth Fusion Systems minacciano di creare reattori a fusione in tempi ristretti ed a costi inferiori.

Ma sarà davvero così? ITER smorza le problematiche credendo ciecamente nel progetto e promette di essere la chiave di volta di tutti i problemi ambientali. Sicuramente costituisce una grande opportunità e tutti gli anni spesi fino ad oggi per studiare il fenomeno giustificano l’attesa per un futuro migliore.