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Reattore tokamak per fusione nucleare

I reattori a fusione nucleare a confinamento magnetico, come i tokamak, mirano a riprodurre l'energia del Sole sulla Terra. Unendo nuclei di idrogeno a temperature di centinaia di milioni di gradi, si promette energia pulita e illimitata senza scorie radioattive a lunga durata. LEGGI TUTTO L'ARTICOLO.


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Cos'è un tokamak?
Il tokamak è un dispositivo progettato per confinare plasma di idrogeno a temperature estreme (oltre 150 milioni di °C) mediante potenti campi magnetici. La parola deriva dal russo "тороидальная камера с магнитными катушками" (camera toroidale con bobine magnetiche). Il plasma, composto da nuclei di deuterio e trizio (isotopi dell'idrogeno), viene riscaldato finchè i nuclei non hanno abbastanza energia per superare la repulsione elettrostatica e fondersi, formando elio e rilasciando un'enorme quantità di energia (secondo la famosa equazione E=mc²). Il processo produce neutroni ad alta energia che possono essere convertiti in calore per azionare turbine. Rispetto alla fissione nucleare (usata nelle centrali attuali), la fusione non produce scorie radioattive a lunga vita e il combustibile è abbondante: il deuterio si trova nell'acqua di mare, il trizio può essere prodotto dal litio. Inoltre, un incidente in un reattore a fusione non provocherebbe una fusione del nocciolo come a Fukushima o Chernobyl, poichè il plasma si raffredda e si spegne in pochi secondi se il confinamento magnetico viene meno.

Il progetto ITER e gli avanzamenti recenti
Il progetto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), in costruzione a Cadarache, Francia, è il più grande tokamak del mondo, con un budget di oltre 20 miliardi di euro e la collaborazione di 35 nazioni. Il suo obiettivo è dimostrare la produzione di energia netta (Q > 1), cioè generare più energia di quella consumata per riscaldare il plasma. ITER utilizzerà il deuterio-trizio e prevede di raggiungere una potenza di fusione di 500 MW, con un guadagno di 10 volte rispetto all'energia immessa. I primi test sono previsti per il 2025 e la piena operatività nel 2035. Nel frattempo, altri tokamak sperimentali come il JET (Joint European Torus) nel Regno Unito hanno già ottenuto record di energia da fusione (59 MJ nel 2022) e il tokamak cinese EAST ha mantenuto un plasma per oltre 1000 secondi. Questi successi indicano che la fusione è tecnicamente realizzabile, ma il passaggio a un reattore commerciale richiede ancora anni di ricerca sui materiali, sulla gestione del trizio e sulla sostenibilità economica.

Sfide e prospettive commerciali
Le sfide principali per la fusione commerciale includono: 1) Il confinamento stabile del plasma per periodi prolungati, evitando instabilità; 2) La gestione dei neutroni ad alta energia che degradano i materiali della camera di reazione; 3) La produzione efficiente di trizio, che deve essere generato in loco da litio; 4) I costi di costruzione e manutenzione, che per ITER sono già altissimi. Tuttavia, diverse startup private (come Commonwealth Fusion Systems, TAE Technologies, General Fusion) stanno sviluppando tokamak compatti e tecnologie alternative (come lo stellarator) con l'obiettivo di avere reattori commerciali entro il 2030-2040. Si stima che un impianto a fusione possa produrre elettricità a costi competitivi (5-10 centesimi per kWh) e con un impatto ambientale minimo. Se questi sforzi avranno successo, la fusione potrebbe diventare la fonte di energia dominante nel secondo metà del secolo, rivoluzionando il panorama energetico globale e contribuendo alla lotta al cambiamento climatico.

La fusione nucleare è il Santo Graal dell'energia pulita. Raggiungerla richiede decenni di impegno, ma i progressi recenti ci fanno sperare che, un giorno, le nostre città saranno illuminate dalla stessa forza che brilla nelle stelle.

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