L'approccio alternativo alla fusione nucleare: pensare in piccolo

La fusione nucleare è la fonte d'energia del Sole e delle stelle ed è in corso una diffusa ricerca per riprodurla in maniera pulita e sostenibile.

In Europa, la comunità scientifica internazionale ha supportato grandi reattori a fusione come l'esperimento Joint European Torus (JET) in Gran Bretagna e l'International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) in Francia.

Un gruppo di ricercatori inglesi, però, credono che la chiave sia quella pensare in piccolo: mettere assieme reattori sferici (una versione schiacciata di quelli classici) e superconduttori ad alta temperatura per accelerare la fusione. I primi prototipi hanno 1,2 metri di diametro e si intende realizzarne altri da 3 metri di altezza e 2,5 di diametro.

"La visione che va per la maggiore riguardo questo tipo di tecnologia è che sia necessario realizzare impianti sempre più grandi. Ma noi abbiamo provato ad usare questi superconduttori ad alta temperatura", mi ha raccontato David Kingham, fisico e CEO del Tokamak Energy "Al posto dei reattori giganti, campi magnetici talmente potenti da contenere efficentemente il plasma".

Tokamak Eretanergy è una startup dedicata alla fusione con sede in Gran Bretagna che si ripropone, nei prossimi dieci anni, di produrre energia sicura in abbondanza e senza emissione di CO2. Se tutto andrà bene, cambierà il panorama energetico mondiale. "un chilogrammo di combustibile a fusione rilascia tanta energia quanto 10 millioni di chilogrammi di quello fossile" mi ha illustrato durante la Royal Society Summer Exhibition, Melanie Windridge, fisico e business development manager della Tokamak Energy. Per i profani: la fusione si ottiene a una temperatura di oltre 100 milioni di gradi forzando due isotopi di idrogeno a unirsi in un atomo di elio. Il processo si svolge all'interno di strutture a forma di ciambella denominate "tokamak" che utilizzano campi magnetici per intrappolare il plasma (gas concentrato) generato durante la formazione delle particelle, il quale crea energia.

"L'idea è che il tokamak sia come una bottiglia magnetica. Sul Sole, il plasma viene trattenuto dalla forza gravitazionale. Se vogliamo realizzare la fusione sulla Terra, dobbiamo trovare il modo di contenerlo a lungo in condizioni di alta temperatura e pressione; una buona soluzione è sfruttare un campo magnetico", ha detto Kingham. "Qualsiasi materiale solido è escluso perché il plasma a 100 milioni di gradi lo scioglierebbe o eroderebbe."

Kingham ha spiegato che i primi magneti superconduttori sono stati creati a partire da quelli a bassa temperatura che "funzionano se raffreddati con elio liquido a circa 4 gradi kelvin, cioè a quattro gradi sopra lo zero assoluto".

Questi superconduttori di prima generazione, però, non funzionano bene all'interno di campi magnetici potenti. Diversamente, i superconduttori ad alta temperatura della Tokamak Energy possono sostenere temperature di 20-30 gradi kelvin e campi magnetici di 20-30 tesla. Per raggiungere le condizioni di fusione in un tokamak compatto è importante disporre di campi molto potenti in modo che il plasma possa essere contenuto in spazi ridotti.

"Primo: vogliamo creare un campo energetico molto potente e il superconduttore può farlo. Secondo: non vogliamo spendere un grande quantitativo di energia per il raffreddamento esterno dell'impianto. In pratica, vogliamo raggiungere la più alta temperatura possibile ma abbiamo bisogno di magneti superconduttori altrimenti disperderemmo tantissima energia," ha spiegato Kingham.

Attualmente, la comunità scientifica internazionale supporta la costruzione del tokamak del ITER da 12,5 miliardi di euro nel Sud della Francia. Kingham ha ammesso che potrebbe funzionare ma ha anche sottolineato che è importante considerare alternative più agili per accelerare lo sviluppo dell'energia a fusione.

"Gli investitori odiano rischiare tutto in una volta. La nostra proposta è la seguente: facciamo tentativi più piccoli, se non vanno bene, proviamo con altri per migliorare", ha avanzato Colin Windsor, fisico e consulente della compagnia.

Contrariamente al progetto da miliardi di euro dell'ITER, Kingham ha stimato che il piano energetico decennale della Tokamak costerebbe solo 450 milioni. L'obiettivo potrebbe suonare ambizioso "Ci siamo prefissati come limite i dieci anni, ma non possiamo prevedere tutto, potrebbe volerci meno oppure insorgere delle difficoltà" ha specificato Windsor.

La ricerca nell'ambito della fusione è iniziata negli anni Cinquanta e i progressi sono stati lenti, ciò nonostante la Tokamak Energy assicura che quando si raggiungerà il risultato, il metodo di produzione si diffonderà rapidamente. Secondo Windsor: "Non comporterebbe alcuna emissione di carbonio e neppure rischi di inquinamento radioattivo come a Chernobyl o di surriscaldamento come a Fukushima".

"Sotto un certo punto di vista puoi vederci come dei moderni epigoni dei fratelli Wright che tentano di costruire il primo piccolo aereo mentre quelli dell'ITER puntano direttamente a un jumbo jet, sicuramente un velivolo grandioso, ma difficile da realizzare partendo da zero" conclude Kingham.