Cosa significa la svolta della fusione per l’energia pulita

La strada da percorrere per gli sforzi commerciali è lunga: ecco cosa verrà dopo.

Dopo molti decenni di tentativi, gli scienziati hanno raggiunto una pietra miliare nella ricerca sulla fusione, eseguendo finalmente una reazione che ha creato più energia di quella necessaria per avviarla.

Il ministro dell'Energia americano Jennifer Granholm ha annunciato oggi che i ricercatori del National Ignition Facility presso il Lawrence Livermore National Laboratory hanno ottenuto quello che è noto come guadagno netto di energia, una vittoria simbolica per la ricerca sulla fusione nucleare.

Questo progresso dimostra la fattibilità di base dell’energia da fusione, un obiettivo che i ricercatori perseguivano fin dagli anni ’50. Ma l’esperimento scientifico ha richiesto i laser più potenti del mondo e non rappresenta una via immediatamente praticabile per ottenere l’energia da fusione. Saranno necessarie molte altre scoperte scientifiche e ingegneristiche per trasformare la fusione da un esperimento di laboratorio in una tecnologia commerciale in grado di fornire energia affidabile e priva di carbonio alla rete.

Nelle reazioni di fusione, sia in un reattore che nel nucleo di una stella, gli atomi vengono sbattuti l'uno contro l'altro finché non si fondono, liberando energia. L'obiettivo dell'energia di fusione è ottenere dalla reazione più energia di quella immessa per energizzare e mantenere il combustibile in posizione, e farlo in modo controllato. Finora ciò non è mai stato dimostrato.

La reazione di fusione al NIF lo ha raggiunto, generando 3,15 megajoule di energia, più dei 2,05 megajoule forniti dai laser utilizzati nel reattore. L'anno scorso, lo stesso impianto ha prodotto circa il 70% dell'energia fornita alla reazione dai laser. I laser richiedono più energia per funzionare di quella che forniscono al reattore, ma anche vedere il guadagno netto di energia all’interno del sistema è una pietra miliare significativa.

"Ciò mette molto vento nelle vele della comunità", afferma Anne White, responsabile della scienza e ingegneria nucleare al MIT. Ma, aggiunge, ciò non significa che domani vedremo l’energia da fusione sulla rete: “Non è realistico”.

Il laboratorio utilizza il laser più grande e potente del mondo in un approccio alla fusione chiamato confinamento inerziale. La tecnica si basa su laser che si attivano per pochi miliardesimi di secondo per generare raggi X che comprimono e riscaldano una minuscola capsula di carburante delle dimensioni di un granello di pepe. Alla fine, il carburante, costituito da tipi pesanti di idrogeno chiamati deuterio e trizio, diventa caldo e abbastanza denso da formare un plasma, e i nuclei di idrogeno iniziano a scontrarsi l’uno contro l’altro, fondendosi e rilasciando energia.

Sebbene il confinamento inerziale sia il primo schema di fusione in grado di produrre un guadagno energetico netto, non è il percorso più probabile da seguire per eventuali sforzi di fusione commerciale. Molti scienziati della fusione pensano che il confinamento magnetico, in particolare un reattore a forma di ciambella chiamato tokamak, sia un’opzione migliore. Invece dei laser, i tokamak e altri reattori che utilizzano il confinamento magnetico si affidano ai magneti per mantenere il combustibile in posizione e raggiungere le intense condizioni richieste per la fusione utilizzando corrente elettrica e onde radio.

Poiché i loro approcci tecnici sono così diversi, il guadagno netto osservato nell’esperimento di confinamento inerziale non si traduce in altri approcci all’energia di fusione, come i tokamak. Mentre entrambi gli approcci mirano a creare plasma sufficientemente caldo da alimentare la fusione, la fisica e l'ingegneria necessarie per arrivarci differiscono tra i vari concetti, afferma White.

La fusione promette di generare energia a basso costo, senza emissioni di carbonio, sempre attiva, senza fusioni e con pochi rifiuti radioattivi.

Alcune startup ben finanziate, come Commonwealth Fusion, stanno perseguendo schemi di confinamento magnetico, mentre Helion Energy e altri stanno lavorando su sistemi ibridi di confinamento magneto-inerziale e alcuni, come TAE Technologies, stanno prendendo di mira ancora altri approcci. E, sottolinea White, tutti sostengono che alla fine otterranno un guadagno netto, perché è il primo passo verso un sistema energetico praticabile che utilizzi la fusione.

Tuttavia, ottenere un guadagno netto è un vantaggio significativo per un settore che da decenni insegue i risultati.

"Questo momento è grande", afferma Michl Binderbauer, CEO di TAE Technologies. Sebbene la progettazione per i diversi approcci alla fusione sarà diversa, vede questo momento come una prova che l’energia da fusione, al suo livello più elementare, può funzionare.