Prima di procedere
Nell'ambito della ricerca di energie più pulite e sostenibili, la Germania ha appena compiuto un passo significativo verso lo sviluppo del fusione nucleare, una tecnologia che promette di rivoluzionare il nostro approccio alla produzione energetica. Il reattore sperimentale Wendelstein 7-X, un avanzato tipo di stellaratore situato in Germania, ha recentemente battuto diversi record mondiali, dimostrando la sua capacità di mantenere plasma ultra-caldo e stabile più a lungo rispetto a qualsiasi altro dispositivo nel suo genere. Questi straordinari risultati segnano un passo cruciale verso la realizzazione di un reattore a fusione commerciale che potrebbe un giorno sostituire le fonti energetiche fossili inquinanti, fornendo energia pulita e praticamente inesauribile senza produrre scorie radioattive a lungo termine.
Per coloro che non sono familiari con il concetto, il fusione nucleare è il processo che alimenta il Sole e le stelle. Consiste nel fondere nuclei di idrogeno per formare elio, rilasciando enormi quantità di energia nel processo. A differenza della fissione nucleare utilizzata nei reattori nucleari odierni, la fusione non genera scorie radioattive a lunga vita e presenta rischi minimi di incidenti su larga scala. Tuttavia, replicare le condizioni estreme della fusione stellare sulla Terra è una sfida monumentale. Per innescare la reazione di fusione, il combustibile deve essere riscaldato a milioni di gradi e mantenuto in uno stato di stabilità sufficiente per diventare auto-sostenibile. Finora, i reattori sperimentali hanno consumato più energia di quanta ne producano.
Esistono due approcci principali per gestire il plasma necessario alla fusione: i tokamak e gli stellaratori. I tokamak, più semplici nella progettazione, utilizzano una forte corrente elettrica all'interno del plasma per generare un campo magnetico che lo confina. Tuttavia, mantenere la stabilità a lungo termine è complesso, limitando l'efficacia di questo metodo. Gli stellaratori, d'altro canto, impiegano un complicato sistema di magneti esterni disposti a spirale per garantire la stabilità del plasma senza bisogno di una corrente interna. Sebbene la progettazione sia più complessa, offre una maggiore sostenibilità a lungo termine. Il Wendelstein 7-X è attualmente il più avanzato stellaratore al mondo.
Negli esperimenti condotti presso l'Istituto di Fisica del Plasma di Max Planck a Greifswald, una squadra internazionale di ricercatori che lavora sul Wendelstein 7-X ha superato tutte le aspettative. Il reattore ha stabilito record in diverse categorie, in particolare per quanto riguarda la durata del mantenimento del plasma caldo e stabile, un criterio fondamentale per il progresso della fusione. Il parametro conosciuto come "triplo prodotto", che combina la densità del plasma, la sua temperatura e il tempo di confinamento energetico, ha raggiunto livelli paragonabili ai migliori tokamak. Questo risultato è essenziale per superare il criterio di Lawson, il punto in cui la reazione di fusione diventa auto-sostenibile e produce più energia di quanta ne consuma. Thomas Klinger, responsabile del progetto Wendelstein 7-X, ha definito il nuovo record un "traguardo impressionante" e "un importante passo verso la creazione di uno stellaratore adatto per le centrali elettriche". Ciò dimostra il grande potenziale che questa tecnologia ha per il futuro.
Ma come hanno raggiunto un tale successo? Questo traguardo è stato possibile grazie a una innovazione tecnica chiave: un nuovo sistema di iniezione del combustibile. I ricercatori hanno sviluppato un iniettore capace di lanciare centinaia di granuli di idrogeno congelato nel plasma a velocità prossime a quella di un proiettile (fino a 800 metri al secondo). In parallelo, il plasma è stato riscaldato attraverso potenti impulsi a microonde, raggiungendo temperature di 30 milioni di gradi Celsius. Questa precisa messa a punto ha permesso di mantenere il plasma stabile per 43 secondi, un tempo record per uno stellaratore. La durata del confinamento del plasma è fondamentale poiché più a lungo rimane caldo e stabile, maggiore è l'energia prodotta dalla reazione di fusione nucleare. L'esperimento ha anche stabilito un altro record: la produzione di 1,8 gigajoule di energia in sei minuti, superando di gran lunga altri reattori come il tokamak cinese EAST.
La strada verso l'energia da fusione commerciale è più vicina che mai? I risultati attuali dimostrano che lo stellaratore è un candidato serio per il ruolo di tecnologia chiave nelle future centrali nucleari a fusione. La sua capacità di mantenere la stabilità del plasma senza bisogno di corrente interna rappresenta un enorme vantaggio per un funzionamento continuo a livello commerciale. Robert Wolf, responsabile del riscaldamento e dell'ottimizzazione del Wendelstein 7-X, sottolinea che questo successo è anche il frutto di una collaborazione internazionale esemplare, che rafforza la fiducia nella realizzabilità a lungo termine della fusione nucleare. Naturalmente, il cammino è ancora lungo. Il prossimo passo sarà superare il criterio di Lawson e ottenere più energia di quanta ne consuma il reattore stesso. A seguire, ci saranno sfide legate alla costruzione di impianti scalabili, durevoli ed economicamente vantaggiosi. Ma ogni record battuto e ogni avanzamento tecnologico ci avvicina sempre di più a una fonte di energia pulita, praticamente inesauribile e sicura.
