È quello che succede all’interno del Sole e ora grazie ad un esperimento europeo avremo la possibilità di produrre energia “pulita”. Ecco tutto quello che c’è da sapere sulla fusione nucleare.

Ne avevamo già parlato in un precedente articolo. L’energia nucleare, ed in particolare quella prodotta dalla fusione nucleare, potrebbe presto permetterci di produrre tantissima energia con un impatto pari a zero, sull’ambiente. Un gruppo di ricerca europeo, infatti, è riuscito a produrre un impulso di energia per cinque secondi, equivalente a 16,4 chilowattora. È circa il doppio rispetto a quanto si ottenne nel 1997, cioè l’ultima volta che il Joint European Torus del Regno Unito fece questo esperimento. Tra l’altro questo progetto ha gettato le basi per ITER, l’altro ambizioso programma europeo per la produzione di energia nucleare tramite fusione. Ma cosa ci ha spinto a ripensare al nucleare, nonostante i gravi episodi avvenuti nel secolo scorso, come la bomba atomica e l’esplosione del reattore di Chernobyl? La risposta sta nel Sole.

Fusione nucleare
La fusione nucleare sarà la soluzione ai problemi di inquinamento, in futuro? Credit: Gam-Ol (pixabay)

La differenza tra fissione e fusione nucleare

Nell’immaginario collettivo la parola nucleare evoca le immagini di Hiroshima rasa al suolo dalla bomba atomica nel 1945. Oppure delle tante vittime causate dall’esplosione del reattore della centrale di Chernobyl, in Ucraina, nel 1986. È vero che da più di mezzo secolo abbiamo sfruttato l’energia nucleare per produrre corrente elettrica, ma sempre attraverso la fissione. In sostanza, questa tecnica consiste nello spezzare i nuclei di atomi pesanti (come gli isotopi di plutonio e uranio): il risultato è la produzione di nuclei con numero atomico inferiore. Questo meccanismo produce una gran quantità di energia termica, che nelle centrali del XX secolo veniva sfruttata per trasformare l’acqua in vapore, che a sua volta faceva girare turbine alle quali erano collegati alternatori, per produrre energia elettrica. Questo tipo di processo però portava alla produzione delle cosiddette “scorie nucleari”, che devono essere sempre isolate dall’ambiente per evitare qualsiasi tipo di contaminazione.

I reattori a fusione, a differenza dei reattori a fissione, non producono scorie radioattive a lunga durata. Il combustibile “bruciato” in un reattore a fusione è l’elio, un gas inerte. L’attivazione prodotta nelle superfici del materiale di rivestimento interno del reattore dai neutroni veloci produrrà invece rifiuti classificati come rifiuti a bassa attività, con tempi di decadimento inferiori a dieci anni (da paragonare alle migliaia di anni necessarie al completo decadimento delle scorie da fissione nucleare). Cio’ vuol dire che entro qualche decina di anni la radioattività dei materiali sarà diminuita in modo così significativo che potranno essere riciclati per l’uso, ad esempio in altri impianti di fusione. Infine, oltre alla virtuale assenza di scorie radioattive, la fusione nucleare non emette nell’atmosfera anidride carbonica o altri gas serra. Il suo principale sottoprodotto è l’elio, un gas inerte e non tossico, il cui peggior “effetto collaterale” e’ lo sviluppo temporaneo di una vocetta da cartone animato in chi lo inala.

Con la fusione nucleare vengono uniti (fusi, quindi) nuclei leggeri per ottenerne di più pesanti. Questo meccanismo porta alla formazione di nuclei atomici con massa minore rispetto alla somma delle masse di partenza: ciò che manca viene emesso sotto forma di energia che può quindi essere sfruttata. È ciò che succede all’interno del Sole. In questo momento la nostra stella si trova in una fase di cosiddetto equilibrio stabile, in cui fonde al suo interno idrogeno ed elio, generando una gran quantità di energia (equivalente, pensate, a una potenza di 3,9×1026 watt). È l’energia che ha permesso alla vita di evolversi sulla Terra, è quella che ci scalda e che rende il nostro pianeta ideale per ospitare tante forme di vita diverse.

Tokamak
Il Tokamak. Credit: JET

Portare il Sole sulla Terra, sì, ma come?

I nuclei degli atomi tendono a respingersi a vicenda e serve quindi una temperatura altissima (parliamo di milioni di gradi Celsius) per trasformarli in plasma e farli unire tra loro. È questa la principale difficoltà nel generare energia tramite il processo di fusione nucleare. Attualmente il progetto più importante a livello europeo è l’ITER, in fase di costruzione in Francia. Nell’attesa che sia tutto pronto, gli scienziati usano il JET per sperimentare alcuni dei sistemi che saranno utilizzati in futuro. Alla base dei test c’è il Tokamak, un grande macchinario a forma di ciambella. Al suo interno riproducono sia il vuoto che il campo magnetico necessari a confinare il plasma.

È in questo modo che gli scienziati puntano a creare le condizioni per la fusione termonucleare che servirà per produrre energia termica da trasformare in energia elettrica. L’esperimento di cui avrete sicuramente sentito parlare nella giornata di ieri in tv e sui giornali si basava sul testare un nuovo rivestimento per il Tokamak, che fosse in grado di funzionare con due isotopi di idrogeno, per attivare la fusione. L’unico problema è che un Tokamak ha bisogno di tantissima energia elettrica per funzionare ed è quindi tutta da dimostrare la sua capacità di produrne più di quanta sia necessaria per farlo funzionare alla perfezione.

Riferimenti:

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