La ricerca sulla fusione nucleare fa un passo in avanti

L'Europa, il Giappone e l'organizzazione ITER hanno raggiunto un successo che rappresenta una pietra miliare nella loro ricerca per creare un reattore a fusione nucleare. Fusion for Energy (F4E), l'impresa comune che apporta il contributo europeo all'ITER, con il sostegno dei suoi partner, ha testato con successo un prototipo di superconduttore per un componente fondamentale del progetto ITER.

L'ITER, l'impianto sperimentale di fusione più grande al mondo, si trova nel sud della Francia e ha l'obiettivo di sfruttare l'energia prodotta dalla fusione nucleare per fornire un'abbondante fonte d'energia che sia sicura, rispettosa dell'ambiente ed economicamente conveniente.

La fusione nucleare (l'unione di nuclei piccoli per ottenere nuclei più grandi) è un processo di produzione di energia che avviene naturalmente nelle stelle. La fusione nucleare crea molta più energia e meno materiale radioattivo rispetto alla fissione nucleare, e genera milioni di volte più energia rispetto alla combustione del carbone. Sin dal 1950 i ricercatori cercano di controllare il potere della fusione in uno spazio contenuto, con lo scopo di produrre elettricità.

Nella fusione nucleare gli ioni si mischiano con gli elettroni per formare un plasma. Una delle difficoltà del controllare la fusione nucleare consiste nel contenere e accendere questo plasma in modo che si autoalimenti. L'ITER è un esperimento internazionale che usa un tokamak, una macchina che produce un campo magnetico «toroidale», per contenere il plasma.

I componenti dell'ITER sono costruiti da ogni paese partecipante. Uno dei componenti principali è un set di «bobine di campo poloidale», usato per mantenere l'equilibrio del plasma. Le bobine sono fatte di titanio e niobio, e formano l'interno del reattore.

Il sistema di bobine comprende una bobina centrale e sette bobine circolari, avvolte da un grande conduttore a «cavo rivestito» e coperte da un rivestimento in acciaio inossidabile. Insieme, dovrebbero fornire un campo magnetico che contenga il plasma e controlli la sua posizione, contribuendo allo stesso tempo al «cambio di flusso» magnetico che sale e mantiene la corrente di plasma.

Il prototipo ha un diametro di 1,5 m e pesa 6 tonnellate, ed è il risultato di una collaborazione tra Russia, Europa e Giappone. I ricercatori russi hanno fatto i fili superconduttori che sono stati messi nelle bobine, e i ricercatori europei hanno messo il rivestimento ed avvolto il conduttore. La bobina è stata testata presso la sede dell'Agenzia dell'energia atomica giapponese a Naka, in Giappone, con una rappresentanza di esperti provenienti dall'ITER, dall'Europa, dal Giappone, dalla Russia e dagli Stati Uniti.

Il test condotto recentemente sul prototipo del sistema di bobine è riuscito, nel senso che le bobine hanno raggiunto una condizione di funzionamento stabile a 52kA in un campo magnetico di 6.3-Tesla. Ciò indica che il progetto del prototipo è adeguato alle prestazioni che dovrà effettuare. Questo risultato rappresenta una pietra miliare nella ricerca sulla fusione, visto che il progetto può proseguire verso l'ottenimento del prossimo componente: conduttori di campo poloidale.

L'ITER è uno dei progetti scientifici più costosi al mondo, e l'UE contribuirà per quasi la metà del costo della costruzione. Il resto sarà finanziato in ugual misura da Cina, India, Giappone, Repubblica di Corea, Russia e Stati Uniti. Il contributo finanziario dell'UE proviene quasi interamente dal budget di Euratom.

Il progetto ITER ha una durata programmata di 30 anni. Uno degli obiettivi del progetto è quello di effettuare il suo primo funzionamento con plasma nel 2018, e di produrre una centrale elettrica in piena regola entro il 2050. Fusion for Energy, un'impresa comune della durata di 35 anni istituita nell'aprile del 2007, mira a rinsaldare la posizione dell'Europa come leader mondiale nello sviluppo dell'energia di fusione. Questa tecnologia fa sperare che il nostro crescente bisogno di energia possa essere soddisfatto senza produrre gas serra che provocano cambiamenti climatici.