La fusione nucleare: l’energia delle stelle al servizio dell’uomo

In un’epoca in cui il fabbisogno energetico aumenta a discapito dell’ambiente, la fusione nucleare potrebbe essere la soluzione più efficiente per un futuro sostenibile Le […]
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In un’epoca in cui il fabbisogno energetico aumenta a discapito dell’ambiente, la fusione nucleare potrebbe essere la soluzione più efficiente per un futuro sostenibile

Le reazioni di fusione nucleare costituiscono la fonte energetica fondamentale delle stelle, incluso il Sole. Senza di essa non vi sarebbe vita sulla Terra.

Nel nucleo del Sole, dove le temperature raggiungono i 15.000.000 ° C, gli atomi di idrogeno sono in costante stato di agitazione. Mentre si scontrano a velocità molto elevate, la repulsione elettrostatica naturale che esiste tra le cariche positive dei loro nuclei viene superata e gli atomi si fondono.  La fusione di atomi di idrogeno leggeri produce un elemento più pesante, l’elio. Ogni secondo, il nostro Sole trasforma 600 milioni di tonnellate di idrogeno in elio, rilasciando un’enorme quantità di energia.

REALIZZARE LA FUSIONE SULLA TERRA

Questi processi si possono realizzare in maniera efficiente solo sfruttando il moto di agitazione termica in un gas  ad alta temperatura, ossia un plasma (cioè un gas composto da elettroni).

Nelle stelle il plasma è confinato grazie all’intenso campo gravitazionale generato dalla massa delle stesse. In laboratorio questo è impossibile, tuttavia è necessario che il plasma rimanga confinato in modo tale da ottenere le condizioni adatte per attivare i processi di fusione. Inoltre il confinamento ha lo scopo di impedire il contatto tra il plasma e le pareti del reattore, che altrimenti verrebbe danneggiato per via delle altissime temperature. Per contenere tale gas si è pensato all’utilizzo di campi generati da magneti superconduttori. Il risultato di tale contenimento è un rilascio di energia, che produce elio e neutroni utili per successive reazioni di fusione.

La scienza del ventesimo secolo ha identificato nella reazione tra i due isotopi dell’idrogeno (H), il deuterio (D) e il trizio (T), la strada più efficiente da praticare. La reazione di fusione D-T produce il massimo guadagno di energia alle temperature “più basse”, circa 150.000.000 di gradi Celsius, dieci volte superiori a quelle di reazione dell’idrogeno nel Sole.

ASPETTI GREEN

Attualmente le uniche centrali nucleari in funzione sono quelle che utilizzano processi di fissione che, a differenza di quelli di fusione, consistono nella divisione di un grande atomo in due più piccoli. Le centrali a fissione esistono da decenni poiché richiedono quantità relativamente esigue di energia per innescare i processi nucleari, al contrario di quelle a fusione in cui è necessaria un’energia estremamente elevata per far scontrare due o più protoni in modo da consentire loro di superare la repulsione elettrostatica. Tuttavia questo tipo di impianti presentano alcuni aspetti negativi di carattere ambientale. Il sottoprodotto della fissione infatti, è costituito da scorie che impiegano migliaia di anni per perdere i loro pericolosi livelli di radiazione. Ciò significa che queste centrali devono dare garanzie di sicurezza per questi rifiuti e il loro stoccaggio. Al contrario, una centrale a fusione nucleare è in grado non solo di rilasciare un’energia pari a 3-4 volte quella di una a fissione, ma non produce né scorie nucleari né altri tipi di inquinanti. Inoltre, dato che il deuterio si ricava dall’acqua ed il trizio si produce durante la fusione, il carburante di queste centrali è virtualmente inesauribile. Infine, non ci sarebbe pericolo di una reazione di fusione in fuga poiché questo è intrinsecamente impossibile e qualsiasi malfunzionamento comporterebbe un rapido arresto dell’impianto.

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