Fusione nucleare e raggi laser, dalla California un esperimento da fantascienza

27 Agosto 2021

In breve:

  • Un laboratorio californiano è quasi riuscito a realizzare la fusione nucleare
  • La tecnologia attuale permette già di avviare la reazione, ma la quantità di energia necessaria supera quella che è possibile ricavare dalla fusione rendendo il processo inefficiente
  • Un ripasso delle grandi differenze tra fusione e fissione nucleare

La fusione nucleare è sempre più vicina. Con uno storico esperimento condotto ad inizio agosto, i ricercatori di un laboratorio californiano sono riusciti a generare una quantità di energia quasi sufficiente a pareggiare quella necessaria per la fusione nucleare stessa. Quando l’energia sprigionata dalla reazione sarà superiore a quella necessaria per avviarla, l’umanità avrà per le mani una fonte di energia pulita priva delle controindicazioni della fissione nucleare (che è un’altra cosa, ma alla fine dell’articolo c’è un paragrafo ad hoc per dissipare ogni dubbio).

Dalla California un grande passo avanti verso la fusione nucleare

Lo scorso 8 agosto i ricercatori del Lawrence Livermore national laboratory in California hanno compiuto un nuovo esperimento legato alla fusione nucleare. Gli scienziati sono infatti riusciti a raggiungere il punto di “ignizione”, ovvero a generare nel processo di fusione nucleare tanta energia da pareggiare, anzi “quasi pareggiare”, quella necessaria per attivare la reazione. Una condizione necessaria e imprescindibile per poter considerare la fusione nucleare una fonte di energia. Si potrebbe utilizzare un paragone per comprenderlo meglio: non avrebbe senso accendere un ventilatore industriale per alimentare pale eoliche che generano meno energia elettrica di quella necessaria per alimentare il ventilatore stesso. Qui è più o meno la stessa cosa.

Come funzionano gli esperimenti degli scienziati

L’obiettivo dei ricercatori è portare la temperatura di un guscio sferico riempito di idrogeno pesante ad una temperatura tale da innescare la fusione nucleare, processo che sprigiona una grande quantità di energia. Gli scienziati riempiono un guscio di dimensioni millimetriche con isotopi di idrogeno, ovvero molecole di idrogeno che nel loro nucleo contengono uno (deuterio) e due neutroni (trizio), particelle che “appesantiscono” l’atomo. Questo minuscolo guscio viene quindi scaldato per irraggiamento con 192 raggi laser ad alta potenza (che vengono sparati verso il guscio). La compressione del guscio con all’interno gli atomi di idrogeno provoca un aumento della temperatura e della pressione, che raggiungono valori elevatissimi (quindi gli atomi di idrogeno si muovono molto più velocemente e in uno spazio più ristretto, favorendone lo scontro). Il materiale contenuto nel guscio raggiunge una densità cento volte superiore rispetto a quella del piombo e una temperatura di circa 100 milioni di gradi celsius (una temperatura più elevata di quella che si ipotizza possa avere il centro del Sole). Una volta raggiunto il livello necessario ha luogo la fusione nucleare, dopo la quale la capsula torna nuovamente ad espandersi.

“Video caricato dal canale Youtube ufficiale del laboratorio”

Perché il risultato raggiunto è una notizia importante?

Lo scorso 8 agosto i ricercatori sono riusciti a generare una quantità di energia pari a 1,35 milioni di Joule con una fusione durata 100 trilionesimi di secondo (un trilionesimo è uno zero con altri dodici zeri dopo la virgola, per intendersi). Una quantità decisamente elevata che supera otto volte quella generata nell’ultimo esperimento svolto in primavera e di venticinque volte il record fatto segnare nel 2018. Parlare di “passi da gigante” non è insomma una iperbole.

C’è però un grande “ma”: l’energia generata non è ancora sufficiente. Per innescare la reazione infatti i ricercatori hanno dovuto “sparare” verso il guscio di idrogeno raggi laser da 1,9 milioni di Joule. La fusione è così riuscita a generare sì cinque volte l’energia effettivamente assorbita dal guscio ma soltanto il 70% di quella effettivamente impiegata dai macchinari. Quando si riuscirà ad eguagliare l’energia generata e quella impiegata si sarà arrivati all’agognato traguardo ricercato per decenni.

Che differenza c’è tra fusione e fissione nucleare?

La fissione nucleare è alla base delle centrali nucleari attualmente in funzione in tutto il mondo. All’interno dei reattori, nuclei di atomi pesanti come uranio e plutonio vengono colpiti da una scarica di neutroni che scindono l’atomo. Dalla divisione dell’atomo vengono rilasciati altri neutroni che a loro volta colpiscono gli atomi innescando una reazione a catena che rilascia grandi quantitativi di energia. Nella fusione nucleare invece si prendono due atomi di idrogeno (isotopi di idrogeno, come deuterio e trizio) e li si induce ad unirsi, formando un atomo di elio e rilasciando una grande quantità di energia. Una reazione che, tra l’altro, non ha tra le proprie controindicazioni la formazione di scorie radioattive a lungo termine da immagazzinate in un luogo sicuro onde evitare la compromissione della salute umana e dell’ambiente circostante (anche se il trizio potrebbe dare qualche problema in certi tipi di processi). Il prodotto della fusione nucleare è “semplicemente” elio, che si viene a formare dopo la fusione, appunto, di deuterio e trizio. Altro elemento da non sottovalutare è la disponibilità della materia prima necessaria per attivare la fusione nucleare, che dovrebbe durare per più di 1.000 anni, oltre all’assenza di emissioni di gas serra (così come la fissione nucleare).

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