RUBRICA A CURA DI MARCO MALTESU
L’energia del sole
Tanto risalto ha avuto la scorsa settimana la notizia arrivata dagli Usa sul positivo esperimento di generare energia attraverso la fusione nucleare creata in un laboratorio statunitense, pochi però conoscono l’argomento e soprattutto cosa Italia, Europa ed il mondo intero stanno facendo in questo campo.
L’idea di un esperimento di fusione nucleare che potesse prevedere un coinvolgimento di forze a livello internazionale nasce nel 1985.
Da quel momento è stato creato un concorso internazionale per individuare un posto, rispondente a tutta una serie di requisiti quali l’accessibilità del sito in termini di rete stradale capace di consentire il passaggio ai numerosi carichi eccezionali in arrivo ed in partenza dal sito, dimensioni sufficienti alla creazione di una cittadina da 30.000 persone, la presenza di servizi, collegamenti con tutte le tipologie di trasporto, garanzie per tutte le comunità internazionali in arrivo sulla possibilità di accedere all’istruzione con criteri internazionali e rispondenti alle esigenze di tutte le nazioni interessate, la capacità di preservare la flora e la fauna dell’ambiente interessato, la capacità di autoprodurre l’energia necessaria per tutta la comunità creata e per la sperimentazione senza interferire nella rete esterna ed una grande quantità di ulteriori prescrizioni.
La scelta finale, dopo che la selezione aveva portato ad una sfida fra il Giappone e la Francia, è avvenuta nel 2005 proprio su quest’ultima, precisamente sul sito di Cadarache, in Provenza, nel sud della Francia, in cui esisteva anche precedentemente un polo destinato allo studio delle energie, con un primo reattore per la fusione nucleare ( pur con prestazioni nettamente più basse rispetto a quelle del reattore che si voleva costruire. Per dare una scala di valori la massima prestazione di energia creata era nell’ordine dei 15 MW mentre la finalità, in termini energetici del reattore in costruzione è nell’ordine dei 500MW).
ITER quindi, può essere definito come il progetto energetico più ambizioso al mondo, nell’attuale periodo. Esso è l’acronimo di International Thermonuclear Experimental Reactor e volutamente richiama anche il significato originario latino di “percorso” o “cammino”.
ITER è un progetto internazionale che si propone di realizzare un reattore a fusione nucleare di tipo sperimentale, in grado di produrre un plasma di fusione con più potenza rispetto a quella richiesta per generare il plasma stesso.
I paesi membri di Iter sono 37 e precisamente Cina, Unione Europea, India, Giappone, Corea del sud, Russia e Stati Uniti, oltre alla Gran Bretagna che nella sua uscita dalla UE ha formalizzato un trattato con la Ue riguardante proprio il capitolo dell’energia nucleare e della partecipazione a studi condivisi.
Quanto sopra significa che tutti gli Stati aderenti ad Iter hanno messo le risorse per arrivare alla conquista di una delle più grandi frontiere della scienza, la riproduzione sulla Terra dell’energia sconfinata che alimenta il Sole e le stelle.
L’obiettivo di ITER è di realizzare, quindi, un dispositivo di fusione magnetica che possa utilizzare la fusione stessa come fonte di energia: in pratica, si vuol dimostrare la fattibilità di riprodurre su larga scala lo stesso principio che alimenta il Sole e le stelle, quindi energia “pulita”.
ITER si propone di fare ciò attraverso la produzione di un plasma di fusione (in fisica, il plasma è un gas ionizzato, formato da elettroni e ioni e globalmente neutro: pertanto, esso è considerato come il quarto stato della materia) che riesca a generare una potenza maggiore della potenza richiesta per riscaldare il plasma stesso. Per tale ragione, si può affermare che ITER sarà il primo dispositivo a produrre energia netta o positiva dalla fusione nucleare.
Ma non solo, in quanto sarà anche il primo dispositivo di fusione a testare le tecnologie integrate, i materiali e i regimi fisici necessari per la produzione commerciale di elettricità basata sulla fusione.
Premesso ciò e detto che il “Tokamak” (il reattore per la fusione nucleare in fase di costruzione finale a Cadarache) di ITER potrà contenere un volume di plasma dieci volte superiore a quello della macchina più grande attualmente in funzione, possiamo elencare i principali obiettivi del progetto:
- produrre 500 MW di potenza da fusione;
- dimostrare il funzionamento integrato delle tecnologie per una centrale elettrica a fusione;
- ottenere un plasma deuterio-trizio (che sono gli elementi scelti per la sperimentazione) in cui la reazione è sostenuta attraverso il riscaldamento interno;
- dimostrare la fattibilità della produzione di trizio all’interno del recipiente a vuoto;
- dimostrare le caratteristiche di sicurezza di un dispositivo di fusione.
È necessario a questo punto chiarire ulteriormente il concetto di fusione, visto che è alla base di tutto il procedimento che coinvolgerà ITER.
La fusione è il processo tramite il quale il Sole e le stelle producono energia: in esso, infatti, i nuclei di idrogeno scontrandosi, si fondono in atomi di elio più pesanti che rilasciano notevoli quantità di energia.
Per essere riprodotta in laboratorio, servono tre condizioni:
- temperatura molto alta (circa 150.000.000 °Celsius) quindi la ricerca dei materiali capaci di sopportare temperature cosi alte;
- sufficiente densità delle particelle di plasma, quindi la capacità di produrre alte quantità di plasma per poter creare una grande densità;
- sufficiente tempo di confinamento per trattenere il plasma.
Nel Tokamak, vengono utilizzati potenti campi magnetici per confinare e controllare il plasma.
La fusione nucleare vuole porsi come alternativa di produzione energetica alla fissione, con la quale non va confusa. Essa è impiegata oggi nelle centrali nucleari che ottengono energia dal decadimento di alcuni atomi.
Le più grandi differenze fra le due tecnologie sono:
La Fissione Nucleare, ovvero la tecnologia attualmente utilizzata nelle centrali nucleari utilizza combustibile fossile già di per sé radioattivo, (uranio), genera delle scorie radioattive che rimangono attive e quindi pericolose per la salute umana ed animale, fino a 100.000 anni (pensiamo che la vita dell’uomo sulla terra fin dalle sue prime forme non supera i 12.500 anni).
Il secondo elemento di pericolosità deriva dal fatto che il processo di fissione rimane attivo e deve essere mantenuto costantemente in sicurezza, senza alcuna possibilità di essere terminato definitivamente una volta innescato.
La Fusione Nucleare invece non solo utilizza elementi non pericolosi, non produce nessun tipo di scoria radioattiva ed inoltre può essere fermata in qualsiasi momento semplicemente spegnendo l’interruttore dell’alimentazione.
Il mese di dicembre del 2025, sarà la data-obiettivo per le prime sperimentazioni sul plasma di ITER, in quell’occasione, la macchina sarà accesa per dare inizio al primo atto del programma. Entro 10 anni sarà riscaldato il primo plasma confinato da campi magnetici per vedere, quindi, nel 2035 le prime reazioni di fusione nucleare tra gli isotopi di idrogeno deuterio e trizio (la scienza della fusione del ventesimo secolo, infatti, ha identificato la reazione di fusione più efficiente in ambiente di laboratorio come la reazione tra due isotopi di idrogeno, deuterio (D) e trizio (T)).
L’Italia è presente nel progetto ITER con l’ENEA, ossia l’Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile.
Essa partecipa alla realizzazione di ITER attraverso l’agenzia europea Fusion for Energy, contribuendo nei campi della superconduttività, della componentistica interfacciata al plasma, della neutronica, della sicurezza, dei sistemi di “remote handling” mediante bracci robotizzati e della fisica del plasma.
ENEA, tra le altre cose, inoltre, coordina il programma nazionale che si avvale di circa 600 tra ricercatori e tecnologi, con il CNR, il Consorzio RFX, e molte università e consorzi universitari.
L’Italia, che è tra i pionieri della ricerca sulla fusione, con attività avviate già alla fine degli anni cinquanta, svolge un ruolo da protagonista anche per la produzione di componenti con molte aziende che si sono aggiudicate più del 50% delle commesse di ITER, per un valore superiore a 1,3 miliardi di euro.
Ha consegnato ad esempio, al sito di Cadarache, il primo dei 18 giganteschi magneti superconduttivi (di cui 10 verranno realizzati in Europa) destinati al progetto ed inoltre i 5 km di cavi superconduttori necessari al suo interno, progettati e realizzati dal Consorzio Icas che unisce ENEA con due aziende di punta del settore, la Criotec Impianti e la Tratos Cavi.
Considerata l’emergenza climatica nel globo terrestre, consentire l’uso esclusivo di energia pulita sarà un miracolo per il nostro pianeta, la fusione, infatti, insieme a tutte le altre energie rinnovabili, consentirebbe ai trasporti, alla nostra vita residenziale ed all’industria ed a tutti i campi dell’attività umana, di funzionare con l’elettricità senza alcuno svantaggio rispetto all’inquinamento ed all’impatto climatico.
La strada verso un futuro con energia pulita, sicura e sostenibile pare delineata, l’obiettivo è solo quello di percorrerla anche creando un mondo in cui non si generano guerre per il controllo delle risorse del sottosuolo.
Marco Maltesu
Direttore di redazione ilponentino.it
LA LANTERNA – Rubrica a cura di Marco Maltesu
direttore de il PONENTINO
