Il reattore a fusione più grande del mondo offre speranza per l'energia pulita

Il più grande reattore a fusione del mondo offre speranza per l'energia pulita

Un nuovo e potente reattore tokamak costruito in acciaio mira a raggiungere finalmente il Santo Graal della generazione di elettricità alimentata dalla fusione.

Nel profondo della regione francese della Provenza, scelta per le sue favorevoli condizioni geologiche, idrologiche e sismiche, nonché per l'accesso all'acqua e all'elettricità, si trova una vasta struttura di 180-ettari che ospita l'International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER).

Le centrali elettriche tradizionali convertono il calore dalla combustione di combustibili fossili o dalla fissione nucleare in vapore che viene poi utilizzato per far ruotare le turbine che convertono l'energia meccanica in elettricità. Entrambi questi metodi, pur essendo fonti di energia affidabili, comportano impatti ambientali attraverso emissioni o scorie radioattive.

Ma se ci fosse un modo per produrre questo calore senza i sottoprodotti dannosi? Questo è il sogno dell'energia da fusione, un esperimento in corso per produrre grandi quantità di energia attraverso la fusione atomica.

Identico ai processi che alimentano il nostro sole, la fusione si verifica quando due atomi di idrogeno si scontrano e si fondono in un singolo atomo di elio. Questo genera enormi quantità di energia senza produrre prodotti di fissione radioattivi.

La creazione di questo processo presenta una seria sfida ingegneristica, poiché le reazioni devono essere controllate con precisione in uno spazio in cui vengono generate enormi quantità di energia.

Il potere di una stella in una gabbia d'acciaio

Presso l'impianto ITER è in corso la costruzione del più grande reattore tokamak del mondo. Al centro di questa macchina sperimentale, che si basa su un modello sovietico sviluppato negli anni '60, c'è una camera a vuoto a forma di toro.

Con un peso di 5.200 tonnellate e un volume di 1.400 m³, la camera a vuoto è di gran lunga la più grande del suo genere, rendendo più facile per i fisici che la utilizzano controllare le reazioni necessarie per generare energia di fusione praticabile.

Gli esperimenti di ITER si svolgeranno all'interno di questo recipiente a vuoto costruito in acciaio, che contiene le reazioni di fusione ed è ermeticamente sigillato, fungendo da barriera di contenimento di sicurezza primaria. Qui il combustibile a idrogeno è sottoposto a un immenso calore e pressione, trasformandolo in un gas caldo elettricamente carico noto come plasma.

Questo ambiente sotto vuoto fornisce schermatura contro le radiazioni e supporta la stabilità del plasma, mentre i sistemi di acqua di raffreddamento che circolano tra le sue doppie pareti in acciaio rimuovono in modo sicuro il calore generato mentre il reattore è attivo. Questo è di vitale importanza poiché per la fusione sono necessarie temperature comprese tra 150 e 300 milioni di gradi.

Il potere dei campi magnetici

La forma a ciambella dell'interno consente alle particelle di plasma all'interno di circolare continuamente senza toccare le pareti. Questo plasma surriscaldato è contenuto e controllato nel reattore tokamak da campi magnetici prodotti da 10000 tonnellate di magneti superconduttori.

In grado di produrre campi più forti rispetto ai magneti convenzionali se mantenuti a temperature di -269 gradi, ITER utilizza "superconduttori raffreddati internamente ad alte prestazioni" in cui i filamenti superconduttori sono raggruppati insieme e contenuti in una camicia di acciaio strutturale.

Questo mezzo per generare campi magnetici è anche più economico e consuma meno energia rispetto alle alternative, rendendolo l'unica opzione praticabile per i massicci sistemi magnetici necessari per supportare l'energia di fusione.

Il recipiente a vuoto e il suo sistema di magneti superconduttori sono tutti contenuti all'interno del criostato ITER, che fornisce uno spazio sottovuoto a temperatura estremamente bassa. Con i suoi 16,000 m³, è la più grande camera ad alta pressione in acciaio inossidabile mai costruita.

Le estreme differenze di temperatura contenute nel reattore rendono l'acciaio inossidabile una scelta ideale. In grado di mantenere le prestazioni ad alte e basse temperature, l'elevata duttilità e tenacità dell'acciaio ne fanno una parte insostituibile di ITER.

Con il tokamak che dovrebbe essere operativo entro il 2025, i fisici della fusione sperano che questo sarà un punto di svolta per la generazione di energia. Mentre la prospettiva di un'energia pulita quasi illimitata rimane oltre l'orizzonte, è chiaro che se vogliamo raggiungere la fusione commerciale sarà il potere duraturo dell'acciaio che ci consentirà di sfruttarla.