Era il 1997 quando JET (Joint European Torus) segnava il record di energia prodotta tramite reazioni di fusione a circa 22 megajoule. Dopo 25 anni di ricerche e miglioramenti di una scienza in continua ottimizzazione, questo valore è raddoppiato. Recentemente gli scienziati e ingegneri del gruppo dell’EUROfusion hanno esposto i risultati dell’ultima campagna di esperimenti condotta dallo stesso tokamak di allora, JET, riportando un’energia di fusione raggiunta pari a 59 megajoule. Questo risultato conferma le previsioni teoriche e lascia in trepidante attesa dello sviluppo di ITER. Quest’ultimo sarà il più grande esperimento di fusione mai realizzato, un ulteriore passo verso la produzione di un’energia pulita e sicura tramite reazioni a fusione.
Reazioni di fusione: la produzione di energia delle stelle
Quando si parla di reazioni nucleari, è necessario distinguere tra quelle di fissione e quelle di fusione. In breve, le prime sono quelle sfruttate dalle centrali nucleari ad oggi in funzione; le seconde si verificano nelle stelle. Durante la fissione, un nucleo si separa in due nuclei più leggeri, rilasciando neutroni. Nella fusione invece, avviene il contrario: due nuclei si uniscono per formarne uno più pesante, emettendo energia. Le condizioni necessarie per questo tipo di reazione sono estreme, poiché per avvicinare due nuclei è necessario portare il sistema a temperature elevatissime e vincere così forze di repulsione elevate.
Le reazioni a fusione alimentano le stelle. A causa delle temperature estreme che le caratterizzano, lo stato in cui si trova la materia al centro delle stelle è diverso da quello solido, liquido o gassoso ed è noto come plasma. Esso è costituito da particelle cariche in grado di vincere la forza elettromagnetica che tende ad allontanarle. La loro fusione sprigiona un’energia che continua ad alimentare questo processo e conferisce la loro caratteristica luminosità. Lo stesso tipo di reazione può essere ottenuto anche sulla Terra ed è infatti ciò che è successo negli esperimenti condotti con JET. In esso due diversi isotopi dell’idrogeno si sono fusi sprigionando un’energia senza precedenti. Ma le difficoltà non sono di certo mancante.
Chi sono JET e ITER?
JET è un tokamak, ossia una macchina di forma toroidale, in cui è possibile creare del plasma ad altissima temperatura e bassa pressione. Dall’esterno appare come una ciambella, circondata da magneti che permettono di controllare la materia creata al suo interno. In esso è possibile generare plasmi di oltre 150 milioni di gradi Celsius, pari a 10 volte la temperatura al centro del Sole. È l’unico tokamak realizzato per condurre esperimenti con un mix di isotopi dell’idrogeno, il deutrerio e il trizio. Il primo è un elemento comune in natura, mentre il secondo può essere ottenuto per decadimento del litio. Rispetto ad altri elementi, questi fondono più facilmente, generando l’elio, assolutamente innocuo.
Si tratta di una macchina di circa 40 anni, che verrà presto affiancata da ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), un progetto internazionale d’avanguardia per lo studio della fusione. Esso è in costruzione presso Cadarache, in Francia. Il suo obbiettivo principale è di dimostrare che la produzione di energia tramite reazioni di fusione è possibile, rendendola una risorsa importantissima per l’uomo e l’ambiente.
La scienza della fusione è in continua ottimizzazione. Proprio per questo ci sono voluti 25 anni per intraprendere una nuova campagna di esperimenti su queste reazioni con JET. Mettendo a frutto i progressi ottenuti, i risultati sono stati raggiunti eccome.
Il futuro dell’energia pulita
I 59 megajoule di energia ottenuti sono stati prodotti nell’arco di 5 secondi, pari alla durata dell’esperimento. Il Programme Manager dell’EUROfusion Tony Donné ha affermato che “il record ottenuto, e soprattutto quello che abbiamo appreso sulla fusione […], mostrano che siamo sulla strada giusta verso un mondo futuro in cui l’energia giocherà un ruolo importante. Se riusciamo a mantenere la fusione per cinque secondi, potremo farlo per cinque minuti e poi per cinque ore, se scaliamo al funzionamento delle future macchine a fusione.”
L’energia prodotta da queste reazioni in futuro potrebbe essere sfruttata per produrre elettricità, in modo decisamente più sostenibile dei mezzi odierni. Infatti a parità di quantità, la fusione produce 4 milioni di volte più energia di quella ottenuta bruciando combustibili fossili, come petrolio e carbone. Questa scienza dimostra come, ancora una volta, uno sguardo ai meccanismi che muovono l’universo possa aiutarci a migliorare la nostra esistenza sulla Terra.
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