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di Maurizio Melis
Ascolta
l'intervista a Bruno Coppi (trasmissione radio del 20
Ottobre 2007): padre del progetto Ignitor per sperimentare
la fusione nucleare.
E' pulita e virtualmente illimitata, alimenta le stelle
e il nostro Sole, perchè non anche automobili e frigoriferi?
E' la fusione nucleare, la più potente tra le fonti
di energia conosciute. Si situa in un territorio che è
ancora oggi più quello dei fisici che dei tecnologi.
Segno che, nonostante decenni di ricerche, ancora non disponiamo
di tecnologie adeguata a sfruttarla industrialmente.
Tuttavia, fatta eccezione per ipotesi che allo stato attuale
si confondono con la fantascienza, la fusione nucleare rappresenterebbe
concretamente una soluzione definitiva alla questione energetica.
Non produce scorie - al limite qualche componente del reattore
limitatamente radioattivo - e usa come combustibilie l'elemento
più abbondante dell'Universo: l'idrogeno. Ma non
per bruciarlo in una cella a combustibile, bensi nella furia
rovente di un plasma a oltre cento milioni di gradi, il
minimo necessario - a meno di non compensare con pressioni
mostruose - per appiccare il fuoco nucleare.
Come al centro di
una stella
Per innescare una reazione di fusione nucleare bisogna
ricreare condizioni simili a quelle che si trovano nel nucleo
delle stelle. Nel Sole, ciò equivale a circa 15 milioni
di gradi e qualche centinaio di miliardi di atmosfere. Non
c'è modo di contenere una simile pressione perciò
nei tentativi in corso si preferiscono una bassa pressione
(poche decina di atmosfere) e un sovrappiù di temperatura:
oltre cento milioni di gradi.
La difficoltà, evidentemente, è mantere
confinato questo plasma, evidando che si disperda, in
quanto ciò ne provocherebbe lo "spegnimento".
Ciò implica che i reattori nucleari a fusione siano
difficili da mantenere accesi, e non da spegnere. E per
questa ragione sono intrinsecamente sicuri. Un cedimento
del contenimento, infatti, spegnerebbe la reazione.
Dentro il reattore
Nei tokamak (dal russo "Camera toroidale a bobine
magnetiche”) il confinamento
del plasma (riquadro a destra) è ottenuto tramite
un potente campo magnetico che lo costringe a scorrere all'interno
di una "camera toroidale".
Un tokamak: spento (a sinistra) e acceso,
percorso dal plasma (a destra).
Una campera toroidale è una cavità a forma
di ciambella, circondata da bobine che generano un campo
magnetico della stessa forma.
Il plasma è formato da cariche elettriche (nuclei
a tomici ed elettroni) e, come tali, sono indotte a seguirne
le linee di forza spiraleggiandovi attorno. E' essenzialmente
su questo meccanismo che si basa il confinamento del plasma:
una opportuna combinazione di campi elettrici e magnetici.
Qui sotto, in figura, sono mostrati i flussi di corrente
generati dalla vorticosa rotazione degli elettroni e dei
nuclei carichi positivamente. (Bisongna però aggiungere
che esistono altri sistemi di confinamento, detti inerziali,
completamente diversi. E' un filone di ricerca alternativo,
che punta ugualmente a realizzare la fusione, ma attualmente
meno sviluppato.)
Il punto sulla ricerca
e lo sviluppo
Attualmente esistono diversi reattori sperimentali: il
JET a Frascati, e numerosi altri in USA, europa e asia.
Nessuno di questi ha mai raggiunto le condizioni di ignzione,
cioè un'accensione stabile, autoalimentata. La reazione
è sempre stata fin qui sostenuta da una continua
e sostanziosa iniezione di energia dall'esterno. Anzi, finora,
i reattori sperimentali hanno lavorato sistematicamente
in perdita.
E' possibile ottenere un bilancio energetivo favorevole,
e quindi una produzione di energia netta, sia ragguingendo
l'ignizione che fermandosi prima. Si tratta di due diversi
approcci filosofici al problema. Due filoni alternativi
che, in prospettiva, dovrebbero articolarsi in due esperimenti:
ITER e Ignitor. Inutile precisare che i due progetti, pur
se non dovrebbero, sono in quache modo in conocrrenza.
 ITER
è un progetto internazionale su grandissima scala:
10 miliardi di euro; trent'anni di esperimenti, dieci dei
quali passati a costruire il reattore: una macchina alta
venti metri nella quale, oltre a sperimentare le razioni
di fusione per alcuni minuti consecutivi, verrebbero testati
anche diversi impianti destinati alla produzione di energia
elettrica. Verrà costruita a Cadarache, nel Sud della
Francia da un consorzio internazionale in cui compaiono
Unione Europea, Russia, Cina, Giappone, Stati Uniti d'America,
India e Corea del Sud.
 Ignitor
è un progetto ENEA dai costi e tempi di realizzazione
assai più contenuti: 350 milioni di euro e un orizzonte
temporale di ricerca di 5 o 6 anni. Ignitor è nato
prima di ITER, e anzi è stato la base dello sviluppo
del mega-esperimento ITER.
Ignitor avrebbe il pregio di poter sperimentare le condizioni
di ingizione (per pochi secondi) molto prima e a costi più
bassi, fornendo così informazioni utili anche per
gli esperimenti successivi come ITER, che hanno obiettivi
più ambiziosi. Attualmente è in un momento
di difficoltà per carenza di finanziamenti, in parte
già stanziati e mai consegnati, mentre gli USA si
sono già dichiarati disponibili a cooperare. L'italia,
per le peculiarità della sua rete elettrica, sarebbe
favorita come location per l'installazione.
Ascolta l'Intervista a Bruno
Coppi, fisico italiano in forza al MIT e padre del progetto
Ignitor.
link
Istituto di fisica del plasma "Piero Caldirola"
Fisica
sperimentale dell'interazione di plasmi con onde ciclotroniche
elettroniche e tecnologie relative
Reattori a fusione su fisicamente.net
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