La fusione nucleare è il processo che alimenta il Sole e le altre stelle. Consiste nell’unire due nuclei leggeri, come quelli dell’idrogeno, per formare un nucleo più pesante, liberando enormi quantità di energia. Questa reazione è altamente efficiente: una piccola quantità di combustibile produce un’enorme quantità di energia.
La fusione nucleare controllata è considerata una possibile soluzione al problema energetico globale. A differenza della fissione nucleare, che divide nuclei pesanti (come l’uranio), la fusione non produce scorie radioattive di lunga durata e utilizza combustibili abbondanti, come il deuterio e il trizio, derivati dall’acqua e dal litio. Se le condizioni di temperatura e pressione non vengono mantenute, la reazione si spegne da sola e dunque la probabilità di incidente o catastrofe naturale è molto bassa.
Per avviare la fusione, è necessario superare la barriera di Coulomb, cioè la repulsione tra i nuclei positivi. Questo richiede temperature estremamente elevate, nell’ordine dei milioni di gradi Celsius, per creare un plasma, uno stato della materia in cui gli elettroni sono separati dai nuclei.
Gli approcci principali
Esistono due principali approcci per ottenere la fusione nucleare controllata: il confinamento magnetico e il confinamento inerziale.
- Confinamento magnetico: utilizza potenti campi magnetici per mantenere il plasma stabile (gas ionizzato ad alta temperatura). Il dispositivo più promettente è il tokamak, una camera di forma toroidale (ciambella) in cui il plasma viene mantenuto in equilibrio. Il progetto ITER, in costruzione in Francia, è un esempio di tokamak. Recentemente, ha raggiunto traguardi significativi nella stabilizzazione del plasma, avvicinandosi al concetto di “plasma bruciato“, in cui l’energia generata è sufficiente per sostenere la reazione stessa senza ulteriori input esterni.
- Confinamento inerziale: usa impulsi laser ad altissima potenza per comprimere e riscaldare una piccola quantità di combustibile, portandola alle condizioni necessarie per la fusione. È l’approccio di strutture come il National Ignition Facility negli Stati Uniti.
Il futuro
Negli ultimi anni, sono stati fatti significativi progressi nella fusione nucleare controllata. Ad esempio, il progetto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) in Francia mira a dimostrare la fattibilità scientifica e tecnologica della fusione come fonte di energia su larga scala. Inoltre, esperimenti recenti presso il Lawrence Livermore National Laboratory hanno raggiunto un guadagno netto di energia, producendo più energia di quella impiegata per avviare la reazione di fusione.
Alcune aziende private, come Helion Energy e Commonwealth Fusion Systems, prevedono la connessione di reattori a fusione alla rete elettrica già entro il 2030. Inoltre, collaborazioni pubblico-private, come quella tra Marvel Fusion e la Colorado State University, stanno accelerando lo sviluppo di tecnologie per la fusione commerciale
Nonostante i progressi, la fusione nucleare controllata presenta ancora numerose sfide. Tra queste, la necessità di materiali che possano resistere alle condizioni estreme all’interno dei reattori, la gestione del calore prodotto e la sostenibilità economica dei progetti su larga scala. Tuttavia, se queste sfide potranno essere superate, la fusione nucleare potrebbe offrire una fonte di energia praticamente illimitata, sicura, pulita e priva di emissioni di gas serra.
Fonti: Scienze notizie – Fanpage