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Il cuore di un reattore a fusione nucleare sperimentale

Nei laboratori di mezzo mondo si insegue da decenni un sogno: imprigionare il fuoco del Sole dentro una macchina. Oggi quel sogno è più vicino che mai. LEGGI TUTTO L'ARTICOLO.


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Centoquaranta milioni di gradi in una ciambella di metallo
Al centro del reattore sperimentale ITER, in costruzione nel sud della Francia, gli ingegneri stanno assemblando da anni un gigantesco tokamak, una struttura a forma di ciambella capace di contenere un plasma riscaldato a temperature che superano di dieci volte quelle del nucleo solare. Il plasma, cioè un gas talmente caldo da perdere gli elettroni e diventare un insieme di particelle cariche, viene tenuto sospeso e compresso da campi magnetici potentissimi generati da bobine superconduttrici raffreddate quasi allo zero assoluto. Nessun materiale conosciuto potrebbe toccare direttamente quella massa incandescente senza vaporizzarsi all'istante, ed è proprio per questo che il confinamento magnetico rappresenta la sfida tecnica più ardua dell'intero progetto.

Il principio fisico alla base di tutto questo sforzo è semplice da enunciare ma difficilissimo da realizzare: fondere due nuclei leggeri, in genere isotopi dell'idrogeno chiamati deuterio e trizio, per ottenere un nucleo di elio più pesante e rilasciare nel processo una quantità di energia enorme, la stessa reazione che alimenta il Sole e tutte le altre stelle dell'universo. A differenza della fissione nucleare, che spezza atomi pesanti come l'uranio e produce scorie radioattive di lunga durata, la fusione lascia dietro di sè pochissimi residui pericolosi e non può generare reazioni a catena incontrollate, perchè basta interrompere il confinamento magnetico per spegnere istantaneamente il plasma.

La corsa dei privati e i piccoli reattori compatti
Accanto ai grandi progetti internazionali finanziati dagli stati, negli ultimi anni sono nate decine di aziende private che promettono di arrivare all'energia da fusione con tempistiche molto più rapide, sfruttando magneti a superconduttori ad alta temperatura che permettono di costruire reattori più piccoli e meno costosi rispetto ai colossi come ITER. Alcune di queste società, nate all'interno di università come il Massachusetts Institute of Technology, hanno già dimostrato di riuscire a generare campi magnetici record dentro bobine di dimensioni contenute, un risultato che apre la strada a impianti dimensionati come una piccola centrale elettrica tradizionale invece che come uno stadio olimpico.

Il traguardo che tutti inseguono si chiama guadagno energetico netto, ovvero il momento in cui l'energia prodotta dalla reazione di fusione supera stabilmente quella necessaria per innescarla e mantenerla. Un laboratorio californiano ha già raggiunto questo risultato per una frazione di secondo utilizzando potentissimi laser puntati su una minuscola capsula di combustibile, dimostrando che il principio fisico funziona davvero, anche se restano da risolvere problemi enormi legati alla ripetibilità del processo e alla capacità di trasformare quel lampo di energia in elettricità utilizzabile in modo continuo dalla rete.

Perchè cambierebbe tutto per il pianeta
Un solo grammo di combustibile da fusione potrebbe teoricamente liberare la stessa energia di diverse tonnellate di petrolio, e il deuterio necessario si trova in quantità praticamente illimitate nell'acqua di mare, mentre il trizio può essere prodotto direttamente all'interno del reattore stesso facendo reagire il litio con i neutroni generati dalla fusione. Una centrale a fusione non produrrebbe anidride carbonica durante il funzionamento, non rischierebbe fusioni del nocciolo come accaduto in incidenti nucleari del passato e non lascerebbe in eredità alle prossime generazioni scorie da custodire per millenni, caratteristiche che la rendono agli occhi di molti scienziati la fonte energetica ideale per un futuro a basse emissioni.

Restano però ostacoli tecnici notevoli prima che questa tecnologia possa entrare davvero nelle nostre case: i materiali delle pareti del reattore devono resistere a bombardamenti di neutroni ad altissima energia per anni senza degradarsi, i sistemi di raffreddamento devono gestire flussi di calore paragonabili a quelli della superficie di un razzo in fase di rientro, e i costi di costruzione restano ancora proibitivi per la maggior parte dei paesi. Gli esperti più ottimisti parlano dei primi impianti commerciali collegati alla rete elettrica entro gli anni quaranta di questo secolo, mentre i più prudenti ritengono che serviranno ancora diversi decenni di ricerca prima di vedere la fusione diventare una fonte energetica diffusa su scala globale.

La fusione nucleare resta oggi la frontiera più affascinante della fisica applicata all'energia, un progetto che unisce fisici, ingegneri e governi di tutto il mondo in una sfida comune: replicare sulla Terra il meccanismo che da miliardi di anni illumina e riscalda l'intero sistema solare.

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