REATTORI NUCLEARI A FUSIONE

Roberto Renzetti

                    La fusione nucleare, come sappiamo, si realizza in natura sulle stelle ed è stata realizzata dall’uomo in modo terribilmente distruttivo nelle bombe H che vedremo nella sezione “armi nucleari”. Sono molti anni che si lavora alla realizzazione di un reattore nucleare che renda possibile l’uso pacifico di energia da fusione. Ancora non ci si riesce ma si deve continuare perché, mediante questa tecnica, sarebbe possibile sfruttare fonti energetiche praticamente inesauribili esistenti sulla Terra, come ad esempio l’idrogeno.

                    I problemi che si pongono sono enormi ed a tali problemi si sommano le inerzie dei governi nazionali che lesinano il denaro ed il freno delle multinazionali energetiche, particolarmente quelle del petrolio. I problemi tecnico-scientifici  nascono da questioni primordiali molto comprensibili a tutti. Un fornello a gas ci dà una fiamma di circa 400 °C. Sopra questa fiamma, per cucinare, disponiamo una pentola, ad esempio, di alluminio che fonde a meno di 700 °C. Pensiamo ora che la fusione nucleare sul Sole si realizza a circa 6 000 °C (e con pressioni elevatissime) e che, sulla Terra, per realizzarla occorrono temperature che oscillano intorno ai 100 milioni di gradi (più di sei volte la temperatura all’ interno del Sole). Ecco questo cenno di dati dovrebbe far capire l’enorme difficoltà prima di raggiungere quelle folli temperature e poi di contenerle in un qualche recipiente. Nonostante le difficoltà, queste cose si sono fatte, resta da realizzare, simultaneamente svariate altre condizioni che tenterò di illustrare.

UNA CRONOLOGIA MINIMA

                    Gli avvenimenti importanti sulla strada della fusione sono cronologicamente elencati di seguito:

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 fine anni ’20: Atkinson e Houtermans avanzano l’idea che il Sole possa brillare a seguito di reazioni termonucleari; dieci anni dopo fu postulato il ciclo di produzione energetica mediante fusione nucleare nel Sole;

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nel 1923 Rutherford, Walton e Cockcroft osservarono la cattura di un protone da parte di un atomo di Litio 7, e la disintegrazione di quest’ultimo in due particelle alfa con liberazione di energia;

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nel 1925 Rutherford, Oliphant ed Harteck ottennero la fusione di due deutoni che si trasformarono in un Elio 3 ed un neutrone o in un Trizio ed un protone, liberandosi in ambedue i casi, grande energia;

  • nel 1951 una bufala di Juan Perón, che aveva affermato di avere una centrale a fusione nucleare in funzione, spinse l’astrofisico Lyman Spitzer di Princeton a studiare il problema;
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nel 1951 i fisici sovietici Andrej Sacharov ed Igor Tamm disegnarono quell’oggetto che più tardi si chiamerà tokamak;

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da questo momento (ma anche prima) cade il silenzio su queste ricerche. Si lavora su di esse a fini militari … la bomba H ha già debuttato e suoi perfezionamenti bussano alla porta. Siamo in piena guerra fredda!

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1958, Ginevra. Vi è la Conferenza Atomi per la Pace. Si capì che era necessario studiare più a fondo i plasmi e si dette il via a studi di base che occuparono gli anni successivi;

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nel 1968 il tokamak sovietico riuscì a mostrare una possibile strada del confinamento magnetico ed avviò il mondo su macchine dello stesso tipo;

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negli anni ’70 la fusione entrò nella big science per la mole dei finanziamenti che richiedeva. Si capì che per andare avanti occorrevano piani di collaborazione internazionale;

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nel 1978 quella che allora si chiamava Comunità Europea mise in piedi uno dei progetti di studio di fusione più ambiziosi, il JET (Joint European Torus ovvero Toro europeo insieme) che si iniziò a costruire a Abingdon in Gran Bretagna. Nel giugno 1983 il JET produsse i primi plasmi e dette mostra di funzionare fino agli esperimenti del 1991 che con successo fusero deuterio e trizio;

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nel 1978 il PLT (Princeton Large Torus) statunitense ha prodotto plasmi a doltre 60 milioni di gradi. Verso la metà degli anni ’80 iniziarono gli esperimenti con il TFTR (Tokamak Fusion Test Reactor ovvero: reattore per provare la fusione di tipo tokamak) particolarmente con mescole di deuterio e trizio (1993).

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dal 1988 in Giappone si sono fatti esperimenti avanzati con il JT-60, tokamak di grandi dimensioni.

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dal 1989 è entrato in funzione il tokamak FTU (Frascati Tokamak Upgrade) nei Laboratori Nazionali di Frascati. Questa macchina è il risultato di ricerche iniziate nel 1976.

QUALCHE DETTAGLIO SUI TOKAMAK

                    La prima macchina che ha studiato e tentato di realizzare la fusione in scala che sarebbe potuta diventare commerciale è ex sovietica e prende il nome di TOKAMAK, acronimo russo delle parole che la descrivono: TOroidalnaya KAmera MAgnitnaya Katushka, ovvero macchina a camera toroidale e avvolgimento magnetico. Fu sviluppata all’Istituto dell’Energia Atomica di Mosca alla fine degli anni ’60. Il toro è una figura geometrica che deriva il suo nome dal latino torus = cintura, cordone  (da non confondere con taurus, da cui il più familiare toro del mondo animale). La figura geometrica toro (Figura 0) ha quindi l’aspetto di un tubo chiuso 

Figura 0

ad anello che è proprio la forma che generalmente ha la camera centrale delle macchine che lavorano intorno alla fusione nucleare (il contenitore dell’anello verde di Figura 1 che rappresenta molto schematicamente un Tokamak).

Figura 1

            Dentro la camera toroidale vi è inizialmente un gas che deve essere portato a temperature gigantesche. Ed un gas, che ha la proprietà di ionizzarsi a temperature ordinarie, si ionizza completamente (i suoi atomi perdono tutti gli elettroni) alle temperature a cui si lavora. un gas in condizioni di totale ionizzazione si chiama plasma. Per far crescere la temperatura di quel gas si usa un sistema che ricorre a giganteschi campi magnetici. Sottoponendo un plasma a tali campi, si restringe in un toro  a sezione sempre più piccola con due effetti: da una parte ci si allontana dalle pareti del contenitore evitando il contatto con alte temperature, dall’altra si portano sempre più vicini tra loro i nuclei del gas da fondere. Naturalmente quanto dico è assolutamente banalizzato. I plasmi possono essere le miscele di nuclei più favorevoli alla fusione, ad esempio deuterio e trizio. In questo caso abbiamo a che fare con la coppia di elementi che ha bisogno della più bassa temperatura di innesco, circa 50 milioni di gradi centigradi. Il contenitore di tale elevata temperatura sarà, come accennato, il campo magnetico. Ma vi è un altro criterio cui bisogna rispondere per ottenere la produzione di energia da fusione, si tratta del criterio detto di Lawson. Durante il tempo di contenimento mediante campo magnetico del plasma scelto, l’energia liberata dalla fusione, ad una temperatura più alta di quella d’innesco, dovrebbe almeno essere uguale alla somma dell’energia persa attraverso processi radiativi più l’energia necessaria ad elevare l’energia termica del plasma alla temperatura considerata. In definitiva i parametri importanti per ottenere la fusione sono tre: la temperatura caratteristica di fusione (temperatura di ignizione) per un dato plasma (che si ottiene dall’equazione del bilancio energetico tra la potenza prodotta dalla fusione e le perdite di potenza dovute a vari fattori); la densità del plasma ed il tempo di confinamento. In pratica, disponendo di un plasma ad una data densità, esso dovrà essere compresso  magneticamente per un tempo minimo necessario a raggiungere la temperatura in cui iniziano a fondere i nuclei del plasma medesimo. A questo punto sarà la macchina a dare energia attraverso le reazioni di fissione nucleare.

            Per raggiungere la temperatura di ignizione si deve scaldare convenientemente il plasma per differenti vie:

1 – riscaldamento ohmico che consiste nello ionizzare la miscela (ad esempio) di deuterio e trizio ottenendo un plasma e quindi agendo sui campi magnetici rapidamente variabili che inducono un campo elettrico il quale, a sua volta, origina una corrente nel plasma che lo riscalda;

2 – riscaldamento per compressione magnetica (o adiabatica) che si ha aumentando bruscamente il campo magnetico toroidale, fatto che fa aumentare l’energia cinetica e quindi la temperatura del plasma; un campo elettrico toroidale mantiene una corrente elettrica, pure toroidale, che fluisce nel plasma e questa corrente, a sua volta, genera una componente del campo magnetico che è poloidale  (per questo tipo di riscaldamento si veda Figura 3);

3 – riscaldamento per pompaggio magnetico che si origina facendo variare periodicamente il campo magnetico;

4 – riscaldamento attraverso  microonde che devono avere la stessa frequenza con cui vibrano le particelle del plasma;

5 – riscaldamento per iniezione di fasci di atomi neutri (che possono penetrare nel plasma senza subire disturbo dalle cariche elettriche che lo costituiscono. Nel penetrare nel plasma questi fasci neutri si ionizzano e trasferiscono parte della loro energia cinetica al plasma per urto. Tale procedimento può essere applicato in combinazione con altri;

6 – riscaldamento per onde  d’urto è quello che si ottiene attraverso raggi laser di elevata potenza che vanno ad incidere sul plasma (si può anche operare attraverso elettroni accelerati o ioni pesanti). 

Alcuni di questi metodi di riscaldamento sono illustrati nella Figura 2:

Figura 2

              Questa temperatura elevata, tendenzialmente, lavora per separare i nuclei degli atomi del plasma, essendo questi carichi tutti positivamente. Occorre quindi restringere lo spazio a disposizione del plasma mediante un suo confinamento che, nel caso in discussione, è magnetico (vi è poi da considerare un altro tipo di confinamento, quello inerziale).

                   C’è da osservare che, mentre fino ad ancora poco tempo fa (anni ’80)  si lavorava in modo semiempirico per modificare la geometria della macchina (o delle macchine), nei suoi infiniti parametri, proprio da allora iniziano delle teorie elaborate che ci fanno sperare sempre più nell’entrata in funzione commerciale di tali macchine. In Figura 3 vi è uno schema ancora più dettagliato di quello di Figura 1 di un tokamak. Nella Figura 4 vi è invece il dettaglio dei campi elettrici e magnetici dentro il plasma.

Figura 3

Figura 4

                   Per rendere conto delle dimensioni delle macchine che si stanno costruendo e con le quali si sperimenta (si tenga conto che il volume del plasma con cui si opera oscilla intorno ai 150 metri cubi), è utile la Figura 5, in cui è rappresentato l’interno del tokamak JET. Si noti che in questa macchina la figura toroidale ha già subito modificazioni importanti nella geometria. E’ anche interessante vedere l’immagine della macchia precedente con il plasma riscaldato al suo interno (Figura 6).

Figura 5

Figura 6

La Figura 7 mostra invece la stessa macchina vista dall’esterno e collegata ad una montagna di apparecchiature.

Figura 7

                    Con il progredire degli studi e con il variare delle tecniche e delle geometrie le camere toroidali si sono suddivise in almeno tre differenti tipi, a seconda del procedimento utilizzato per generare lo sviluppo ad elica del campo magnetico intorno al plasma:

  • i tokamak veri e propri (Figura 8);
  • gli stellatori (Figura 9);
  • macchine per costrizioni di campo inverso (reversed field pinch – Figura 10).

Nelle figure seguenti sono mostrate schematicamente le linee di forza del campo magnetico agenti sul plasma nei tre casi:

Figura 8

La struttura dei campi magnetici in un tokamak, già visti (Figure 3 e 4).

Figura 9

In uno stellatore la forma ad elica delle linee del campo magnetico si ottiene mediante una serie di avvolgimenti che, a loro volta ed in alcuni casi, possono avere forma elicoidale. Poiché lo stellatore non richiede il passaggio di una corrente attraverso il plasma per generare il campo magnetico, non ha trasformatore e può quindi funzionare a regime con continuità.

Figura 10

Le macchine a costrizione mediante campo inverso sono dei tokamak in cui circola una corrente molto elevata che provoca una riorganizzazione interna al plasma dei campi magnetici tale da invertire la direzione del campo toroidale nella parte centrale del plasma. Le componenti toroidali e poloidali del campo hanno intensità dello stesso ordine di grandezza.

                    Fin qui abbiamo parlato del solo confinamento magnetico. Resta ora solo da accennare al confinamento inerziale.

                    In questo caso si tratta di far interagire fasci laser (con energia vicina ai 5 MJ) o elettroni accelerati contro una piccola pastiglia (circa 1,5 millimetri di raggio)  di plutonio (circa 0, 200 grammi) circondata da una cappa sferica (di meno di 2 millimetri di spessore) di un composto del deuterio contenente impurità di trizio (ricordo che la reazione di fusione Deuterio – Trizio  è la più facile da realizzare ed è  anche la più efficiente al fine della produzione di energia). L’urto tra il fascio laser e la pastiglia origina la compressione del plutonio portandolo ad una densità di circa 250 volte quella iniziale e della buccia sovrapposta portandola a densità di oltre 4000 volte la iniziale. In linea di principio il plutonio nelle condizioni accennate origina una microesplosione nucleare (fissione) che eleva le temperature al punto da innescare la fusione nella cappa che lo ricopre. La superficie della sferetta evapora  e, secondo il principio di azione e reazione, il combustibile viene compresso e riscaldato. Si realizza così la condizione di altissima densità del plasma anche se per tempi di confinamento molto brevi. Le figura 11 e 12 mostrano, rispettivamente, l’esterno e l’interno di una camera in cui si realizza il confinamento inerziale.

Figura 11

Camera di combustione dell’istallazione laser-fissione-fusione Nova. Lawrence Livermore Laboratory, USA.

Figura 12

Interno della camera di combustione dell’istallazione laser-fissione-fusione Nova. Lawrence Livermore Laboratory, USA.

                    Questo processo è interessante ma abbisogna ancora di laser di energia sufficientemente elevata. In ogni caso la Figura 13 mostra un possibile arrangiamento che permetterebbe lo sfruttamento della fusione prodotta in questo modo.

Figura 13

                    Il modo, invece, di estrazione del calore, e quindi dell’energia prodotta dalla fusione, con un sistema di confinamento magnetico è mostrato nelle figure 14 e 15.

Figura 14

Figura 15

                    Per concludere, nelle figure 16 e 17 sono riportate le foto delle principali macchine per la fusione in studio nel mondo.

Figura 16

Figura 17

                    Altri progetti, ancora più avanzati, sono oggi in studio (PBFA 2, la macchina Z, ITER, DEMO, …) e, presto o tardi li descriverò. Si spera di avere presto dei risultati (comunque non prima del 2040) che possano permettere l’utilizzo commerciale dell’energia da fusione. In linea di principio i problemi ambientali dovrebbero essere minimi a fronte di disponibilità di combustibile praticamente infinita. 

                    Un breve commento in chiusura lo merita il progetto internazionale ITER. 

“””Mentre esiste un discreto accordo (anche se non unanime) tra i ricercatori su come procedere, ed è stato anche redatto un progetto, la quantità di risorse necessaria ha dissuaso i singoli stati dall’imbarcarsi in questa impresa. Viceversa, è stato raggiunto un consenso sul fatto che questo progetto, denominato ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), dovrà essere realizzato sotto forma di collaborazione internazionale.

Purtroppo, il raggiungimento di un accordo in materia si è dimostrato difficile. In particolare nel 1998, quando il progetto era praticamente pronto, gli USA si sono ritirati, e questo ha portato a un sostanziale congelamento delle attività. L’anno scorso gli Stati Uniti hanno cambiato idea, e questo ha portato nuovo impulso. Attualmente si stanno svolgendo dei negoziati tra i partecipanti all’impresa, cioè Europa, USA, Giappone, Russia, Cina e Corea del Sud, per suddividere i costi e decidere i dettagli “politici”, primo fra tutti la localizzazione del sito dell’esperimento. La scelta tra i due candidati, Cadarache nel sud della Francia e Rokkasho in Giappone, si sta rivelando non facile, non per ragioni tecniche ma per rivalità politiche, alle quali hanno contribuito le recenti vicende della guerra irachena e i conseguenti contrasti tra la Francia e gli USA (che difatti appoggiano il sito giapponese). E’ da notare comunque che il costo totale del progetto, che è di 4,7 miliardi di Euro, pur nella sua rilevanza ammonta ad appena lo 0,5% delle spese militari mondiali annuali. Ma quali sono le prospettive di questa tecnologia? Iniziamo col dire che si prevedono tempi molto lunghi perché sia effettivamente possibile immettere in rete elettricità prodotta da centrali a fusione. La sola costruzione di ITER, una volta che siano risolti i problemi negoziali, durerà 8 anni, a cui faranno seguito 10 anni di sperimentazione. Di seguito dovrebbe essere possibile costruire un vero reattore dimostrativo, al quale seguiranno le centrali commerciali. Complessivamente, sembra molto difficile che si arrivi a uno sfruttamento commerciale della fusione prima dell’anno 2040. Va notato che i problemi legati al progressivo esaurimento delle riserve di petrolio e metano e al cambiamento climatico indotto dall’uso di questi combustibili si manifesteranno ben prima
.“”” 


[Emilio Martines, ricercatore CNR, Redazione Cunegonda Italia]

BIBLIOGRAFIA

1 – Consorcio Fusion Expo – Dominar la energia de las estrellas – Opuscolo illustrativo dei programmi di fusione, 1995.

2 – B. Coppi, J. Rem – Il Tokamak e la fusione termonucleare controllata – Le Scienze n° 50, 1972.

3 – AA. VV. – Energy sources & development – Simposio internacional sobre fuentes de energia y desarrollo – Moneda y Credito, Madrid 1977.

4 – E. Bertolini – Il progetto JET – Il Saggiatore 5/6, 1996.

5 – (a cura di Carlo Bernardini) – Le risorse energetiche – Quaderni Le Scienze n° 129, dicembre 2002.

ULTIME NOTIZE DAGLI USA (DICEMBRE

ISPI

Energia quasi illimitata, sicura e soprattutto pulita. Sperimentato per la prima volta dall’Unione Sovietica negli anni Cinquanta, l’uso civile della fusione nucleare è sempre parso fuori portata. Almeno fino a ieri, quando un gruppo di scienziati americani è riuscito per la prima volta a ottenere un guadagno energetico dal processo, generando più energia di quella immessa nel sistema

Un utilizzo commerciale della fusione avrebbe tre vantaggi. Ambientale: non produce gas serra e, a differenza della fissione, non genera scorie radioattive, oltre a ridurre al minimo il rischio di disastri nucleari. Economico: gli input – deuterio e trizio – sono ampiamente disponibili. Ed energetico: secondo le stime, un bicchiere di combustibile basterebbe ad alimentare una casa per più di 800 anni

Just in time? 

Fra gli alti prezzi dell’energia e la necessità di abbandonare quanto prima i combustibili fossili, la fusione nucleare sembrerebbe proprio la boccata d’aria di cui il mondo ha bisogno. La fusione permetterebbe di rendere sostenibile un sistema elettrico che vada a sole rinnovabili, e dunque di fare a meno del 35% del gas che l’Ue utilizza oggi. 150 miliardi di metri cubi, quasi esattamente i volumi che la Russia vendeva all’Europa prima dell’inizio della crisi. 

Certo, i limiti per l’utilizzo commerciale della fusione restano molti. Ma negli ultimi anni gli avanzamenti tecnologici l’hanno resa sempre più attrattiva per gli investitori, che solo nel 2021 hanno triplicato i finanziamenti al settore (da 1,5 a 4,4 miliardi di dollari). 

Un piccolo passo per l’uomo 

Come la corsa alla Luna degli anni Sessanta, anche oggi le nazioni si sfidano in una nuova corsa alla fusione nucleare – con qualche sorpresa. Rispetto agli USA, che puntano sul confinamento inerziale”, in Europa continua la costruzione di ITER, che farà uso di magneti. Paradossalmente è proprio Mosca che, nonostante il conflitto in Ucraina, a novembre ha consegnato alla Francia uno dei sei magneti per il reattore. 

Anche i giganti asiatici sono in lizza. A gennaio il reattore cinese EAST ha prodotto il processo di fusione più lungo al mondo (17 minuti), mentre a settembre il reattore coreano KSTAR ha raggiunto per quasi 30 secondi una temperatura 7 volte maggiore a quella del Sole. 

Insomma, una gara aperta verso un traguardo per una volta comune: energia infinita, e pulita

GREENREPORT.IT

Il Dipartimento dell’energia degli Stati Uniti (DOE) e la sua National Nuclear Security Administration (NNSA) hanno annunciato che il Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ha ottenuto l’ignizione per la fusione e dicono che si tratta di «Un’importante svolta scientifica attesa da decenni che aprirà la strada a progressi nella difesa nazionale e il futuro dell’energia pulita».

Il Doe spiega che «Il 5 dicembre, un team del National Ignition Facility (NIF) di LLNL ha condotto il primo esperimento di fusione controllata della storia per raggiungere questo traguardo, noto anche come pareggio energetico scientifico, il che significa che ha prodotto più energia dalla fusione rispetto all’energia laser utilizzata per innescarla. Questo risultato storico, primo nel suo genere, fornirà capacità senza precedenti per supportare lo Stockpile Stewardship Program della NNSA e fornirà preziose informazioni sulle prospettive dell’energia da fusione pulita, che rappresenterebbe un punto di svolta per gli sforzi per raggiungere l’obiettivo del presidente Biden di un network per la net-zero carbon economy».

Come ricorda Esmé Stallard su BBC News, «La fusione nucleare è descritta come il “Santo Graal” della produzione di energia. E’ il processo che alimenta il Sole e le altre stelle.

Funziona prendendo coppie di atomi di luce e forzandoli insieme: questa “fusione” rilascia molta energia. E’ l’opposto della fissione nucleare, in cui gli atomi pesanti vengono divisi. La fissione è la tecnologia attualmente utilizzata nelle centrali nucleari, ma il processo produce anche molte scorie che continuano a emettere radiazioni per lungo tempo. Può essere pericoloso e deve essere conservato in modo sicuro. La fusione nucleare produce molta più energia e solo piccole quantità di scorie radioattive di breve durata. E, cosa importante, il processo non produce emissioni di gas serra e quindi non contribuisce al cambiamento climatico. Ma una delle sfide è che forzare e mantenere insieme gli elementi nella fusione richiede quantità molto elevate di temperatura e pressione. Fino ad ora, nessun esperimento era riuscito a produrre più energia di quanta ne è stata impiegata per farlo funzionare».

L’esperimento di LLNL ha superato la soglia di fusione fornendo 2,05 megajoule (MJ) di energia al target, dando come risultato 3,15 MJ di produzione di energia di fusione, dimostrando per la prima volta una base scientifica fondamentale per l’energia di fusione inerziale (IFE). Gli scienziati però avvertono che «Sono ancora necessari molti sviluppi scientifici e tecnologici avanzati per ottenere un IFE semplice ed economico per alimentare case e aziende». Uno di loro in conferenza stampa del DOE ha detto che ci vorranno «Decenni. Non 6 decenni, non 5, piuttosto penso 4». Quindi addirittura oltre il 2050, quando il mondo avrebbe già dovuto ridurre a zero le sue emissioni se vuole evitare una catastrofe climatica globale della quale ci sono già evidenti segni.

Rebecca Morelle Science Editor della BBC, aggiunge che «La quantità di energia che hanno generato in questo esperimento è minuscola, appena sufficiente per far bollire alcuni bollitori. Ma ciò che rappresenta è enorme. La promessa di un futuro alimentato dalla fusione è un passo avanti. Ma c’è ancora molta strada da fare prima che questo diventi realtà. Questo esperimento dimostra che la scienza funziona. Prima che gli scienziati possano anche solo pensare di ampliarlo, deve essere ripetuto, perfezionato e la quantità di energia che genera dovrà essere notevolmente aumentata. Questo esperimento è costato miliardi di dollari: la fusione non costa poco. Ma la promessa di una fonte di energia pulita sarà sicuramente un grande incentivo per superare queste sfide».

Attualmente, il DOE sta riavviando negli Usa un programma IFE coordinato e ad ampio raggio e assicura che «In combinazione con gli investimenti del settore privato, c’è molto slancio per guidare rapidi progressi verso la commercializzazione della fusione».

La fusione è il processo mediante il quale due nuclei leggeri si combinano per formare un singolo nucleo più pesante, rilasciando una grande quantità di energia. Negli anni ’60, un gruppo di pionieristici scienziati del LLNL ipotizzò che i laser potessero essere usati per indurre la fusione in un ambiente di laboratorio. Portata avanti dal fisico John Nuckolls, che in seguito è stato direttore di LLNL, dal 1988 al 1994, questa idea rivoluzionaria è diventata la fusione a confinamento inerziale, dando il via a oltre 60 anni di ricerca e sviluppo in laser, ottica, diagnostica, fabbricazione di bersagli, modellazione e simulazione al computer, e progettazione sperimentale.

Per questo, l’LLNL ha costruito una serie di sistemi laser sempre più potenti, portando alla creazione di NIF, il sistema laser più grande ed energico del mondo, ospitato dal LLNL a Livermore, in California, che ha le dimensioni di uno stadio e utilizza potenti raggi laser per creare temperature e pressioni come quelle nei nuclei di stelle e pianeti giganti e all’interno di armi nucleari quando esplodono.

Il raggiungimento dell’ignizione è stato reso possibile grazie alla dedizione dello staff LLNL e di innumerevoli collaboratori del Los Alamos National Laboratory del DOE, dei Sandia National Laboratories e il Nevada National Security Site; Nevada National Security Site; General Atomics istituzioni accademiche, tra cui Il Laboratory for Laser Energetics dell’università di Rochester, il Massachusetts Institute of Technology, l’università della California – Berkeley e la Princeton University e partner internazionali come l’Atomic Weapons Establishment del Regno Unito e lil Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives  francese; gli stakeholders del DOE e della NNSA e del Congresso

Secondo la segretaria all’energia Usa,  Jennifer M. Granholm, «Questo è un risultato fondamentale per i ricercatori e lo staff della National Ignition Facility che hanno dedicato la loro carriera a vedere l’ignizione della fusione diventare una realtà, e questa pietra miliare stimolerà senza dubbio ancora più scoperte. L’amministrazione Biden-Harris è impegnata a sostenere i nostri scienziati di livello mondiale, come il team del NIF, il cui lavoro ci aiuterà a risolvere i problemi più complessi e urgenti dell’umanità, come fornire energia pulita per combattere il cambiamento climatico e mantenere un deterrente nucleare senza test nucleari».

Arati Prabhakar, consigliere capo del presidente Biden per la scienza e la tecnologia e direttore dell’ufficio della Casa Bianca per la politica scientifica e tecnologica, ha sottolineato che «Da oltre un secolo, abbiamo una comprensione teorica della fusione, ma il viaggio dal sapere al fare può essere lungo e arduo. La pietra miliare di oggi mostra cosa possiamo fare con la perseveranza».

L’amministratore della NNSA. Jill Hruby, ha aggiunto: «Grazie alle persone incredibili del Livermore Lab e della National Ignition Facility, lunedì 5 dicembre 2022 è stata una giornata storica per la scienza. Facendo questo passo avanti, hanno aperto un nuovo capitolo per lo Stockpile Stewardship della NNSA. Vorrei ringraziare i membri del Congresso che hanno sostenuto il National Ignition Facility perché la loro fede nella promessa della scienza visionaria è stata fondamentale per la nostra missione. Il nostro team proveniente dai laboratori nazionali del DOE e i nostri partner internazionali ci hanno mostrato il potere della collaborazione».

La direttrice del LLNL, Kim Budil, ha concluso: «La ricerca dell’ignizione della fusione in laboratorio è una delle sfide scientifiche più significative mai affrontate dall’umanità e raggiungerla è un trionfo della scienza, dell’ingegneria e, soprattutto, delle persone. Varcare questa soglia è la visione che ha guidato 60 anni di dedizione alla ricerca: un processo continuo di apprendimento, costruzione, espansione di conoscenze e capacità e quindi ricerca di modi per superare le nuove sfide emerse. Questi sono i problemi che i laboratori nazionali statunitensi sono stati creati per risolvere».



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