Macchine per la fusione nucleare

La scorsa settimana è stata annunciata la rivoluzionaria macchina a fusione nucleare tedesca che è riuscita a riscaldare il gas idrogeno ad 80 milioni di gradi Celsius, e sostenere una nube di plasma di idrogeno per un quarto di secondo. Questa è stata una pietra miliare nella ricerca pluridecennale della fusione nucleare controllata, perché se siamo in grado di produrre e mantenere il plasma di idrogeno per un certo periodo, siamo in grado di sfruttare l’energia pulita e praticamente illimitata che alimenta il nostro Sole

EAST - Experimental Advanced Superconducting Tokamak

Ora dei fisici in Cina hanno annunciato che la loro macchina a fusione nucleare, chiamata Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), ha prodotto plasma di idrogeno a 49.999 milioni di gradi Celsius, e l’ha mantenuto per 102 secondi.

Anche se questa non è neanche lontanamente la temperatura più calda che è stato prodotta da un esperimento – l’onore va al Large Hadron Collider, che ha raggiunto i 4 trilioni gradi Celsius (250.000 volte più caldo del centro del Sole) nel 2012 – il team del China’s Institute of Physical Science a Hefei è riuscito a ricreare le condizioni solari per ben più di un minuto.

Mantenere tali temperature incredibilmente alte abbastanza a lungo per sfruttarne l’energia prodotta è essenziale per la fusione nucleare controllata, in quanto consente un posizionamento più stabile dei campi magnetici che vengono utilizzati per manovrare il plasma lontano dalle pareti della macchina, e permette la raccolta di particelle ad alta energia e energia termica che sono prodotti come parte della reazione.

La fissione nucleare, che è ciò che i nostri attuali impianti nucleari utilizzano, genera energia suddividendo il nucleo di un atomo in neutroni e nuclei più piccoli. Mentre la fissione è super efficiente – la quantità di energia sprigionata è milioni di volte più efficiente per massa di quella del carbone – la gestione dei sottoprodotti radioattivi è incredibilmente costosa.

Questo è ciò che rende la fusione nucleare così desiderabile: si tratta di produrre enormi quantità di energia quando gli atomi si fondono a temperature incredibilmente alte, ma non produce rifiuti radioattivi o altri sottoprodotti indesiderati.

Il problema è che richiede temperature molto più elevate. Mentre la fissione nucleare richiede temperature da poche centinaia di gradi Celsius, le macchine di fusione nucleare necessitano di ricreare le condizioni del Sole, il che significa che stiamo parlando di diversi milioni di gradi.

Infatti, poiché le nostre macchine sono essenzialmente iniziando le loro reazioni da zero, abbiamo effettivamente bisogno di raggiungere temperature molto più calde rispetto a quelle che si stimano esistano nel centro del Sole – il team dietro la macchina a fusione nucleare della Germania dice che la temperatura ideale è 100 milioni di gradi Celsius.

Questo è ciò che la squadra di Cina sperava di raggiungere la settimana scorsa, ma si è dovuta accontentare di circa 50 milioni di gradi. Il loro obiettivo finale è quello di raggiungere i 100 milioni di gradi Celsius, e sostenere il plasma di idrogeno per oltre 1.000 secondi, o 17 minuti. Nel frattempo, la squadra tedesca dice che, concettualmente, potrebbe sostenere il suo plasma per la durata di 30 minuti, ora che il loro esperimento di prova è stato eseguito.

Probabilmente siamo ancora a decenni dal reale sfruttamento della fusione nucleare per risolvere i problemi energetici dell’umanità (se – e questo è un grosso “se” – riusciremo a capire come farlo), ma gli scienziati stanno facendo alcuni progressi incredibili. E un po’ di sana competizione non può che aiutare la ricerca.

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