Il percorso verso il potere della fusione contrappone laser giganti a potenti magneti

Il giorno in cui gli esseri umani potranno sfruttare la stessa energia che illumina le stelle potrebbe arrivare prima di quanto si pensi: arrivarci libererebbe elettricità in abbondanza senza emettere gas serra.

Di Will Wade, Jonathan Tirone e David R Baker Grafica di Dave Merrill

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L’umanità è sull’orlo di qualcosa di fenomenale: sfruttare la stessa fonte di energia che illumina le stelle per ottenere energia quasi illimitata e priva di carbonio. Gli scienziati hanno recentemente dimostrato che il sogno – la fusione nucleare per la produzione di energia – è possibile. Ora, passare da un esperimento di laboratorio alla costruzione di un impianto commerciale sarà una gara che metterà laser giganti contro potenti magneti.

Dopo decenni di esperimenti, sono emersi due progetti concorrenti per gli impianti di fusione. Si richiedono laser ad alta intensità per innescare una serie di reazioni che sbattono insieme gli atomi molte volte al secondo. L’altro utilizzerebbe magneti super potenti per contenere una nuvola di plasma che brucia più calda del sole. Anche se nella recente scoperta sono stati utilizzati i laser, molti esperti sono scettici riguardo alle prospettive commerciali. La soluzione migliore, dicono, sono i magneti.

A dicembre, al Lawrence Livermore National Laboratory, una minuscola capsula di carburante, contenente due forme di idrogeno, è stata colpita dai laser

La reazione di fusione risultante ha generato più energia di quella immessa dai laser sul bersaglio

La posta in gioco non potrebbe essere più alta. Se i ricercatori riuscissero a far funzionare la fusione su larga scala, ciò aprirebbe la porta a centrali elettriche che fornirebbero elettricità in abbondanza e a basso costo, giorno e notte, senza emettere gas serra e senza pericolo di fusione nucleare. L'idea di ricreare le condizioni estreme delle stelle in una centrale elettrica potrebbe sembrare qualcosa di fantascientifico, eppure gli esperti più ottimisti dicono che siamo solo a circa un decennio da quella soglia. Altri scienziati lo fissano tra 20 o 30 anni.

"La fusione è sempre stata l'apice del predatore delle tecnologie energetiche", ha affermato Bob Mumgaard, amministratore delegato di Commonwealth Fusion Systems. "È un problema molto difficile con un grande profitto."

La corsa sta già attirando le scommesse di alcune delle persone più ricche del mondo. Jeff Bezos, Bill Gates e Peter Thiel sono solo tre dei miliardari che investono nelle startup. Investitori e governi hanno versato più di 4,8 miliardi di dollari in aziende che perseguono la fusione, guidate da Commonwealth Fusion, una startup nata dal Massachusetts Institute of Technology che ha fruttato 2 miliardi di dollari. TAE Technologies ha ricevuto più di 1,1 miliardi di dollari. La Fusion Industry Association sta monitorando 33 startup. Quindici si concentrano sull'approccio magnetico e otto stanno lavorando sulla progettazione del laser. Gli altri stanno perseguendo una varietà di altre tecnologie.

La strada sarà lunga e complicata. Sia l’approccio laser che quello magnetico devono affrontare grandi sfide tecniche, enigmi scientifici e ostacoli legati ai costi. Ma farlo bene significherebbe un enorme progresso per il mondo. Le sfide climatiche a lungo termine dell’umanità sarebbero molto più gestibili e il risultato potrebbe lanciare una nuova era per l’energia e la scienza.

Come funziona la fusione Mentre le attuali centrali nucleari impiegano la fissione, dividendo gli atomi, la fusione cattura l'energia prodotta quando gli atomi si fondono insieme. La fusione è già utilizzata per conferire alle moderne armi nucleari il loro potere devastante, ma l’obiettivo è domarla per soddisfare la domanda energetica civile.

Non è un compito semplice. Implica il funzionamento a temperature estremamente elevate, il contenimento della reazione, la cattura dell’energia e il tutto generando più elettricità di quella consumata dal processo.

La svolta Non molto tempo dopo la mezzanotte del 5 dicembre, gli scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory in California hanno concentrato il laser più potente del mondo su una pallina di diamante delle dimensioni di un granello di pepe piena di isotopi di idrogeno. Ha sparato 192 raggi in tre impulsi attentamente modulati.

I raggi hanno rilasciato 2,05 megajoule di energia, innescando una reazione che ha fuso l’idrogeno in elio e rilasciato 3,15 megajoule nel processo: la differenza, poco più di un megajoule o all’incirca l’energia equivalente rilasciata da una bomba a mano. Era un risultato che gli scienziati perseguivano da decenni. Il traguardo, noto come guadagno netto di energia, ha dimostrato che gli esseri umani possono sbloccare il potere delle stelle. Ma creare un impianto commerciale significherebbe dover generare 1.000 volte quella quantità di energia ogni secondo, ha affermato Steven Cowley, direttore del Princeton Plasma Physics Laboratory.