Reattori a (con)fusione

A lungo termine, la fusione sarà una soluzione percorribile per produrre energia. Anche se la reazione deuterio-trizio non è né pulita né economicamente sostenibile, quando troveremo il processo fisico appropriato avremo energia inesauribile, pulita e a basso costo

Adelante Fusione, con juicio, si puedes. La citazione parafrasata dai Promessi sposi si adatta bene alla fusione. Se ne parla tanto, sembra essere dietro l’angolo, e si dice che fornirà energia economicamente accessibile e in quantità illimitate. Ma sarà poi così? C’è fusione e fusione. Ci sono molti tipi di fusione, e tra questi alcuni che potrebbero soddisfare le promesse di abbondanza, ma non subito. La faccenda è complicata, per comprenderla è necessaria prima un po’ di fisica.

La fusione nelle stelle e sulla Terra
La nostra stella - il Sole - genera il proprio calore forgiando elio a partire da quattro protoni, che altro non sono che nuclei di idrogeno. Lo fa seguendo un complicato ciclo a tre stadi, chiamato ciclo p-p. Aggiungendo un protone alla volta si passa da idrogeno a deuterio, da deuterio ad elio-3 e finalmente ad elio-4, l’elio comune. I processi a stadi multipli sono possibili nel Sole perché la sua massa trattiene i prodotti intermedi per tutto il tempo necessario, ma non sono riproducibili in un reattore dove il contenimento è forzatamente limitato.

In un reattore sulla terra dobbiamo quindi utilizzare un processo a singolo stadio, partendo da elementi - se mi lasciate dire - già parzialmente pre-fusi dalla natura, e ne esiste più di uno. La reazione più facile da ottenere in un reattore è la fusione deuterio-trizio. Non sorprenderà scoprire che è quella utilizzata per dimostrare la fusione, sia nei reattori a confinamento magnetico che inerziale.

I tokamak
Consideriamo reattori a confinamento magnetico, grandi macchine a forma di anello chiamati tokamak, come il prototipo di reattore ITER. ITER è formato da un tubo a vuoto di acciaio di circa 5 metri di diametro, arcuato a formare un grande anello di 12 metri di diametro esterno e 2 metri di diametro interno. Dentro il tubo viene pompato un vuoto molto spinto in cui si muoveranno sia i nuclei da fondere, sia elettroni per bilanciare la carica.

Diciotto potenti bobine superconduttrici disposte a intervalli regolari creano un fortissimo campo magnetico toroidale di 12 Tesla di intensità, con le linee di campo che girano lungo l’anello. I nuclei da fondere, essendo carichi, sono forzati a muoversi lungo le linee di campo magnetico. In condizioni ideali, il plasma formato dai nuclei da fondere e dai loro elettroni è mantenuto lontano dalle pareti del vuoto.[...]

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