Fusione nucleare, produrre l’energia come nel Sole: ora siamo più vicini

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Mettere il Sole in scatola non è un’impresa facile. Fin dagli anni ’50 i fisici cercano di imbrigliare la reazione che alimenta la nostra stella per produrre energia senza fine anche sulla Terra, ma nessuno è mai riuscito a generare con la fusione nucleare più energia di quanta se ne consuma per provocare la reazione. Questo obiettivo, noto come guadagno netto di energia o guadagno target, è considerato il Sacro Graal della fisica mondiale, perché farebbe finalmente entrare la fusione nell’Olimpo delle alternative reali ai combustibili fossili e all’energia nucleare da fissione.

Il Lawrence Livermore National Laboratory in California, che secondo le indiscrezioni sarebbe riuscito a centrare questo mitico target nelle ultime due settimane, avrebbe prodotto circa 2,5 megajoule di energia, ovvero circa il 120% dei 2,1 megajoule di energia consumati, dicono i bene informati.

Il laboratorio ha confermato che un esperimento di successo si è recentemente svolto presso il suo National Ignition Facility, ma ha sostenuto che l’analisi dei risultati è ancora in corso. Se i risultati saranno confermati, com’è previsto con l’annuncio ufficiale del governo, si tratta di una svolta storica.

L’utilizzo di questa tecnologia nella vita reale è ancora lontano decenni - la battuta corrente tra i fisici e che per la fusione nucleare mancano sempre vent’anni -, ma dopo questo nuovo risultato non si può più ignorarne il potenziale. Con la fusione, infatti, non si emette anidride carbonica, non si producono scorie radioattive e basta una pallina da tennis di combustibile a idrogeno per alimentare una casa per centinaia di anni.

La fusione è il modo in cui il Sole, che è composto principalmente da idrogeno, produce energia. La forza di gravità schiacciante al centro della grande stella fonde gli atomi in quello che è noto come plasma, un gas caricato elettricamente in cui le particelle subatomiche possono muoversi liberamente.

Senza l’estrema gravità del nucleo solare, la creazione del plasma sulla Terra richiede temperature molto più elevate di quelle presenti nel Sole, fino a 150 milioni di gradi. Il calore viene generato attraverso potenti magneti, sparando particelle ad alta energia nel reattore e fulminandole con onde laser ad alta frequenza.

Gli atomi di due isotopi di idrogeno vengono così schiacciati insieme, per superare la forza che normalmente respinge due nuclei atomici. Quando i due nuclei collidono, si fondono per formare un nucleo di elio, rilasciando i neutroni.

Da lì in poi, è tutto più facile. I neutroni caldi che sfuggono al plasma vengono catturati nel metallo liquido, per alimentare uno scambiatore di calore e produrre energia. La svolta degli Stati Uniti parte da un processo chiamato fusione a confinamento inerziale, che prevede il bombardamento di una minuscola pallina di plasma di idrogeno con il laser più grande del mondo, in un ambiente surriscaldato da una fortissima pressione esterna, come in una festa piena di persone che ballano, dove la stanza si restringe sempre più. In generale, la ricerca sulla fusione si concentra su un approccio diverso, noto come fusione a confinamento magnetico, in cui il combustibile a idrogeno è tenuto in posizione da potenti elettromagneti.

Su questa tecnologia è basato anche Iter, il più grande progetto di ricerca della storia, in cui 35 nazioni lavorano nel Sud della Francia a un gigantesco reattore da 25 miliardi di dollari, che dovrebbe essere assemblato entro l’anno prossimo.

Sull’energia delle stelle si stanno concentrando anche fortissimi investimenti privati: da Bill Gates a Jeff Bezos, tutti i grandi investitori sono in corsa verso quella che Stephen Hawking definì la tecnologia più promettente dell’umanità. Da qui un’ondata di startup, sostenute da alcune delle migliori menti del mondo, che cercano di accelerare i risultati, esplorando strade alternative, forme nuove e reattori più agili, anche grazie alle tecnologie di stampa in 3D e di intelligenza artificiale, che consentono di creare e testare rapidamente nuove versioni.

Il fascino di questa fonte energetica pulita, economica e forse illimitata è reso particolarmente attraente dalla necessità sempre più urgente di abbandonare i combustibili fossili per contenere l’emergenza climatica e dall’attuale crisi energetica, che ha fatto impennare i prezzi.

Proprio attraverso l’Inflation Reduction Act, l’amministrazione di Joe Biden sta investendo quasi 370 miliardi di dollari in nuovi incentivi per le fonti di energia a basse emissioni di carbonio, nel tentativo di ridurre le emissioni e vincere una corsa globale per la tecnologia pulita di prossima generazione. Sul fronte europeo, soprattutto la Francia di Emmanuel Macron sta spingendo per lanciare un programma analogo anche da questa parte dell’Atlantico.