Sul Sole, questo accade tutto il tempo: gli atomi si combinano, cioè si verifica una reazione di fusione termonucleare, di conseguenza viene rilasciata una quantità di energia inimmaginabile. Gli scienziati hanno a lungo sognato tale energia, e qui sulla Terra può essere ottenuta creando reazioni di fusione termonucleare controllate.
Ma finora non è stato possibile ottenerlo.
Dopo la fine della seconda guerra mondiale, gli scienziati di tutto il mondo stanno cercando di raggiungere questo obiettivo.
Con l'aiuto di reattori sperimentali in Russia, Stati Uniti, Inghilterra, Giappone e molti altri paesi, sono stati ottenuti processi di fusione termonucleare a breve termine, ma ovunque è stata utilizzata più energia per mantenere questo processo che per ottenere energia stessa, spiega Søren Bang Korsholm, ricercatore senior presso l'Università Tecnica della Danimarca (Søren Bang Korsholm).
In un lontano futuro
Lo scienziato danese ei suoi colleghi del Dipartimento di Fisica dell'Università Tecnica stanno partecipando a un progetto scientifico globale, che nel 2025 consentirà l'implementazione di un efficiente processo di fusione termonucleare - i.e. sarà assegnata più energia di quella spesa per ottenerla. Tuttavia, si ritiene che per molti anni non saremo in grado di vedere centrali elettriche che funzionano secondo i principi della fusione termonucleare.
“Solo negli anni Cinquanta di questo secolo, l'energia delle centrali a fusione termonucleare può essere utilizzata nelle reti elettriche. In ogni caso, queste sono le linee guida per il programma europeo di fusione termonucleare , afferma.
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Nonostante la lontananza delle prospettive, molti scienziati, come Søren, stanno lavorando seriamente sui problemi dell'energia da fusione termonucleare. E ci sono buone ragioni per questo. Per una centrale elettrica che funziona secondo i principi della fusione termonucleare, è necessaria una quantità infinitamente piccola di combustibile nucleare, inoltre, non hanno emissioni di CO2 e altre sostanze nocive.
Energia verde economica
Quando ricarichi il tuo smartphone oggi, il 24% dell'elettricità in questo caso proviene da centrali termiche a carbone. È una produzione di energia pesante e non particolarmente rispettosa dell'ambiente.
“Per produrre un gigawatt di elettricità, una centrale elettrica a carbone deve bruciare 2,7 milioni di tonnellate di carbone all'anno. E le stazioni di fusione richiedono solo 250 chilogrammi di combustibile nucleare per ottenere lo stesso effetto. 25 grammi di combustibile nucleare sono sufficienti per una tale centrale elettrica per fornire energia a un danese per tutta la sua vita”, afferma Søren Bang Korsholm.
A differenza del carbone, la fusione non emette CO2 e quindi non influisce sul clima.
"L'unico spreco di produzione 'diretta' di energia da fusione nucleare è l'elio, e può essere utilizzato in un'ampia varietà di applicazioni. Si tratta di circa 200 chilogrammi di elio per l'intero anno", spiega.
Tuttavia, l'energia di fusione ha un piccolo problema. Qui non puoi fare a meno della radioattività completamente. "La superficie interna del reattore diventa radioattiva, ma questa è una forma di radioattività che diventa sicura dopo 100 anni", dice lo scienziato. Quindi questo materiale può essere riutilizzato.
Combustibile nucleare quasi infinito
A differenza del carbone, il combustibile per una centrale elettrica a fusione non ha bisogno di essere estratto dalla terra. Può essere ottenuto con pompe dal mare, perché l'energia della fusione termonucleare si ottiene utilizzando l'idrogeno pesante (deuterio), che viene estratto dall'acqua di mare.
“Il mare fornisce combustibile nucleare che sarà sufficiente per il consumo di energia in tutto il mondo per miliardi di anni. Pertanto, non rimarremo senza energia se impariamo a utilizzare l'energia della fusione termonucleare , spiega Søren Bang Korsholm.
Oltre all'idrogeno deuterio pesante, gli scienziati usano l'idrogeno trizio superpesante nel reattore a fusione. Non esiste in natura, ma è fatto di litio, che è la stessa sostanza utilizzata nelle batterie.
Nel reattore, l'idrogeno pesante e superpesante si fondono dopo che la temperatura nel reattore raggiunge i 200 milioni di gradi.
“La temperatura nel reattore è inimmaginabilmente alta. Per fare un confronto, la temperatura interna del Sole è di soli 15 milioni di gradi. In questo modo, creiamo una temperatura molto più alta , afferma.
Il gigantesco reattore nucleare francese
Søren Bang Korsholm e molti dei suoi colleghi della Technical University partecipano a un grande progetto internazionale ITER, in cui l'UE, gli Stati Uniti, la Cina e molti altri paesi stanno collaborando per costruire il più grande reattore a fusione del mondo nel sud della Francia. Sarà il primo reattore del suo genere a fornire più energia di quanta ne consuma.
“ITER, secondo il progetto, produrrà 500 megawatt, mentre per riscaldarlo saranno necessari 50 megawatt. Consuma poco più di 50 megawatt di energia perché utilizziamo parte dell'energia per il raffreddamento e magneti, cosa che non viene presa in considerazione in questo caso, ma fornisce un bel surplus di energia nel reattore stesso”, spiega.
Secondo lo scienziato, il reattore sarà presto pronto per il funzionamento.
"Nel 2025 il reattore sarà pronto per il primo test, dopodiché lo aggiorneremo fino a quando non sarà completamente pronto nel 2033", afferma Søren Bang Korsholm.
Una vetrina per l'energia del futuro
Ma non bisogna pensare che dopo il completamento del progetto ITER, l'elettricità, grazie alla quale funziona il nostro frigorifero, sarà l'energia della fusione termonucleare. Il reattore non produrrà elettricità.
“ITER non è una centrale elettrica. Il reattore non è stato costruito per generare elettricità, ma per dimostrare la possibilità di utilizzare la fusione termonucleare come fonte di energia , afferma.
Lo scienziato spera che il progetto avrà partner commerciali che presteranno attenzione alle possibilità dell'energia da fusione termonucleare.
“Forse le grandi compagnie energetiche e petrolifere inizieranno a investire nell'energia da fusione quando ne vedranno il potenziale. E chissà, forse tali centrali elettriche appariranno nel prossimo futuro”, afferma Søren Bang Korsholm.
La prossima tappa è la luna
Se gli scienziati riescono a creare centrali elettriche efficienti basate sulla fusione termonucleare, appariranno immediatamente molte idee su come migliorarle. Una delle idee suggerisce già di utilizzare un diverso tipo di carburante, che però non è tanto sulla Terra.
"L'elio-3, che è abbondante sulla Luna, ha il vantaggio che i prodotti di fusione del plasma reagiscono meno con le pareti del reattore, quindi il muro diventa meno radioattivo e può avere una vita più lunga", afferma Søren Bang Korsholm.
Finora, estrarre carburante dalla Luna e consegnarlo alla Terra è costoso. Ma forse l'energia della fusione termonucleare sarà così efficiente da ripagare questi costi.
"Se ci sono pensieri sulla fornitura di carburante dalla luna, le centrali elettriche a fusione possono essere incredibilmente efficienti", conclude lo scienziato.
Jeppe Kyhne Knudsen, Jonas Petri, Lasse From
