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18th of July 2018

Scienze



Stellarator Wendelstein 7-X: verso la fusione nucleare

Una delle più potenti macchine costruite, e funzionanti, per studiare come ottenere energia dalla fusione nucleare ha raggiunto un nuovo, importante traguardo, alimentando speranze concrete per l'ambizioso obiettivo finale: disporre di energia praticamente senza limiti e pulita.

40 milioni di gradi per 25 secondi! La buona notizia, annunciata da un articolo su Nature, arriva da Greifswald (Germania), dove si sperimenta il reattore a confinamento magnetico Wendelstein 7-X, sviluppato dal Max Planck Institute for Plasma Physics (IPP) sulla base dei reattori a fusione di tipo Stellarator: è stato creato plasma a 40 milioni di gradi centigradi e mantenuto per ben 25 secondi. Vediamo quali sono gli aspetti significativi del test.

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Il reattore a fusione Stellarator Wendelstein 7-X. | IPP, Jan Michael Hosan

Il reattore è una macchina concettualmente semplice (in termini relativi, è naturale), ma estremamente complessa da realizzare e straordinariamente potente: utilizza infatti magneti molto, molto potenti per mantenere in sospensione (levitazione, o confinamento magnetico) "nuvole" di plasma (un gas caldissimo ed elettricamente carico) al cui interno gli ioni (atomi a cui è stato tolto un elettrone) di elio hanno raggiunto, in questa occasione, la temperatura record di 40 milioni di gradi centigradi. Il plasma è stato mantenuto per 25 secondi, oltre 4 volte più dei test precedenti.

L'incredibile potenza del reattore si spiega da sé: nessun materiale terrestre sarebbe in grado di resistere una frazione di sendo al contatto con un qualunque materiale a quella temperatura, che perciò viene mantenuto in sospensione (appunto) da magneti che lo respingono da ogni direzione.

Come fanno le stelle? È la prima volta che si raggiunge questa temperatura sulla Terra: in un solo passo è stato superato di quattro volte il risultato di precedenti test, e tuttavia ancora non basta. Sul nostro pianeta, si stima di poter innescare un processo autosostenuto di fusione a circa 100 milioni di gradi. L'autosostentamento implica che, dopo essere stato innescato e avere raggiunto il punto critico, il processo non avrebbe bisogno di ulteriore energia dall'esterno per mantenersi indefinitamente (fornendo il combustibile, l'idrogeno, è naturale). Perché questa incredibile quantità di energia iniziale?

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Uno sguardo all'interno del reattore: qui sono stati raggiunti 40 milioni di gradi centigradi. | IPP, Jan Michael Hosan

Nel cuore del Sole, "macchina perfetta" a giudicare dai risultati, la temperatura è di appena 15 milioni di gradi, e la fusione non corre alcun pericolo di estinguersi. Il Sole però ha un asso nella manica: l'enorme pressione, che sulla Terra non sarà mai possibile eguagliare e che dobbiamo appunto compensare con la temperatura.

Tutti i vantaggi. A differenza della fissione (che implica spezzare gli atomi anziché fonderli insieme e che è ciò che fa funzionare le attuali centrali elettronucleari), la fusione permetterebbe di ottenere energia da atomi leggeri, come l'idrogeno, anziché dall'uranio. Poiché l'idrogeno è molto abbondante (anche se poco disponibile) e poiché la fusione di atomi produce molta energia, quando riusciremo a padroneggiare la nuova tecnologia avremo enormi quantità di energia a disposizione. In più, il poco materiale radioattivo che si produce con la fusione decade, ossia si trasforma in materiale non radioattivo, in tempi molto contenuti: sarebbe dunque anche superata la spinosa questione dello smaltimento delle scorie radioattive della fissione. Ancora: con la fusione ci sarebbero ridotti rischi ambientali, in caso di incidente, che avrebbe effetti certamente gravi ma anche esclusivamente locali.

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