Alcuni di voi, sentendo parlare di energia prodotta da reazioni nucleari hanno un sussulto, ricordando la terribile vicenda dell’incidente di Chernobyl. Esiste un progetto che vi farà cambiare idea. È ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor-Reattore Nucleare Sperimentale Internazionale), quello che sarà il primo impianto a fusione nucleare (le centrali che conosciamo utilizzano, invece, la fissione) di dimensioni paragonabili a quelle di una centrale elettrica convenzionale. L’obiettivo è riuscire a portare la produzione di energia mediante reazioni nucleari di fusione fuori dalla scala ridotta dei laboratori.
Alcuni di voi, sentendo parlare di energia prodotta da reazioni nucleari hanno un sussulto, ricordando la terribile vicenda dell’incidente di Chernobyl. Esiste un progetto che vi farà cambiare idea. È ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor-Reattore Nucleare Sperimentale Internazionale), quello che sarà il primo impianto a fusione nucleare (le centrali che conosciamo utilizzano, invece, la fissione) di dimensioni paragonabili a quelle di una centrale elettrica convenzionale. L’obiettivo è riuscire a portare la produzione di energia mediante reazioni nucleari di fusione fuori dalla scala ridotta dei laboratori.
Cos’è una fusione nucleare? Come produce energia?
Prima di entrare nel dettaglio del progetto ITER, cerchiamo di comprendere cosa sia una reazione di fusione nucleare e come possa produrre energia utilizzabile da noi cittadini. La fusione è una reazione termonucleare: questo tipo di reazioni sono la sorgente di energia del nostro Sole e delle altre stelle. All’interno di questi corpi celesti temperatura, gravità e densità della materia portano i nuclei di idrogeno presenti a scontrarsi e a fondersi in atomi più pesanti (elio), rilasciando ingenti quantità di energia termica, radiazione elettromagnetica, flusso di particelle e neutrini. Riprodurre la stessa tipologia di processi sulla Terra significherebbe avere a disposizione una fonte pulita di energia, senza gli svantaggi dei combustibili fossili (emissioni di anidride carbonica) e degli impianti a fissione nucleare (rifiuti radioattivi).
Come fare a “imitare” la natura? Gli scienziati hanno stabilito che la reazione di fusione più efficiente, riproducibile in laboratorio, sia quella tra due isotopi dell’idrogeno, il deuterio e il trizio. Questa reazione può essere realizzata solo sfruttando il moto di agitazione termica in un gas ionizzato ad alta temperatura, ossia un plasma, il quarto stato della materia. Per poter procedere con la fusione c’è bisogno, quindi, di tre elementi: temperature molto alte, pari a 150.000.000 °C, una densità di particelle sufficiente nel plasma, per aumentare il numero di collisioni, e un altrettanto sufficiente tempo di confinamento, per mantenere il plasma in un volume definito ed evitare la sua espansione. Nel plasma di fusione gli elementi leggeri riescono a fondersi e a cedere energia. Però, come accennato, questo plasma deve essere confinato e controllato. Come? Con un dispositivo chiamato Tokamak.
Il Tokamak, il cuore di ITER
Il Tokamak (acronimo russo per TOroidalnaya KAmera MAgnitnaya Katushka, ossia camera toroidale e spira magnetica) è una macchina sperimentale per confinare il plasma e sfruttare l’energia della fusione. In questa grande camera sotto vuoto a forma di ciambella, l’idrogeno gassoso – grazie ad altissime temperature e pressioni – diventa plasma e hanno luogo le reazioni di fusione che produrranno calore. Quest’ultimo sarà assorbito dalle pareti e, come in un impianto tradizionale, sarà utilizzato per produrre vapore e quindi energia elettrica per mezzo di turbine e generatori. Il plasma che, come abbiamo detto precedentemente, tende a espandersi, viene qui confinato dall’azione di una grande bobina magnetica.
I prossimi passi verso la produzione di energia pulita
Come e quando riusciremo a sfruttare l’energia pulita della fusione nucleare di ITER? Questo è un progetto molto complesso e ambizioso: può vantare la collaborazione di 35 paesi, i suoi membri sono Cina, Unione Europea, India, Giappone, Corea, Russia e Stati Uniti, insieme alla cooperazione di altre nazioni quali Australia, Kazakistan, Canada e Thailandia. Vi partecipa anche l’Italia, con il Consorzio RFX, di cui fanno parte il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), l’ENEA, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l’Università di Padova e le Acciaierie Venete La costruzione dell’impianto è attualmente in corso nel sud della Francia, a Saint Paul-lez-Durance, più precisamente nel centro di ricerca di Cadarache. L’accensione del Tokamak e il Primo Plasma sono previsti per dicembre 2025.
Tagliare questo traguardo tecnologico significherebbe molto: si potrebbe, in futuro, pensare di fare a meno dei combustibili fossili, diminuendo le emissioni di anidride carbonica e riducendo gli effetti del riscaldamento globale. Tutto questo in maniera pulita e sicura.
Se volete sapere di più di ITER, non perdete l’articolo di Mariano Tarantino, “DTT e ITER: due progetti sull’energia da fusione”, pubblicato nel numero di ottobre 2018 di Sapere.
Immagine di copertina: modello di gestione delle configurazioni del Tokamak di ITER con plasma realizzata nel luglio 2013 dalla Design Integration Section. Credits: © ITER Organization, http://www.iter.org/
