Regno Unito: MAST Upgrade, successo del primo esperimento di fusione

Dopo sette anni di sviluppo, nel Regno Unito un reattore sperimentale a fusione nucleare è stato avviato con successo.
Il risultati ottenuti la scorsa settimana dal reattore sperimentale Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST Upgrade) a Culham, Oxfordshire è la chiave di volta di un reattore in grado di sostenere una reazione di fusione nucleare. Nella fusione nucleare, i nuclei di due o più elementi leggeri si fondono in un nucleo più pesante e rilasciano energia.
Questo processo accade costantemente nel nucleo del Sole (e di tutte le stelle) e se potessimo replicarlo sostenendo le reazioni in laboratorio su una scala sufficientemente grande, potremo avere energia pulita in quantità, virtualmente illimitata e priva di emissioni inquinanti.
Il traguardo è ancora lontano, ma il completamento con successo dei primi test di MAST Upgrade è una pietra miliare fondamentale per raggiungerlo. L’ impianto originale MAST ha funzionato dal 1999 al 2013 e il suo successore è stato in costruzione da allora, quindi è un’importante dimostrazione del concetto.
“Vogliamo che il Regno Unito diventi un leader mondiale nell’energia da fusione e che capitalizzi il suo incredibile potenziale come fonte di energia pulita che potrebbe durare per centinaia di anni”, ha affermato in una dichiarazione il ministro della Scienza britannico Amanda Solloway, che ha aggiunto:
“L’accensione del dispositivo MAST Upgrade è un momento fondamentale per questo esperimento di fusione e fa un ulteriore passo avanti verso il nostro obiettivo di costruire la prima centrale a fusione del Regno Unito entro il 2040”.
Un reattore a fusione nucleare deve ricorrere a un dispositivo capace di sfruttare le reazioni che avvengono nel plasma. Il tokamaks (acronimo russo per “camera toroidale magnetica) è una macchina a forma di ciambella in cui un gas (solitamente di idrogeno) caldo e rarefatto (nello stato di plasma) viene mantenuto coeso e lontano dalle pareti interne grazie ad un campo magnetico.
Per lungo tempo i tokamak hanno fatto ricorso a questa configurazione toroidale, ma le macchine di nuova concezione come il MAST Upgrade sono esempi di un design tokamak sferico più avanzato, che dovrebbe fornire numerosi vantaggi in termini di efficienza e prestazioni. Anche MAST Upgrade, che è gestito dal Culham Centre for Fusion Energy (CCFE), che fa parte dell’Autorità britannica per l’energia atomica (UKAEA), avrà bisogno di tutti questi vantaggi. Ora che è operativo, l’esperimento di fusione deve risolvere nel prossimo futuro alcune grandi sfide.
Una di esse è quella dettata dal calore. I reattori a fusione creano quantità enormi di calore che possono danneggiare i componenti. Per risolvere questo problema, MAST Upgrade sperimenterà un nuovo tipo di sistema di scarico chiamato “Super-X divertor”, progettato per ridurre i carichi di calore e potenza delle particelle che escono dal plasma. Se il Super-X divertor avrà successo, potrebbe fornire una riduzione del calore di 10 volte rispetto a ciò che è stato possibile finora, il che potrebbe essere sufficiente per rendere i reattori a fusione una tecnologia conveniente nelle future centrali elettriche.
Queste sfide nascondono ancora molte incognite e la via che porta alla realizzazione di un reattore nucleare a fusione funzionante ne è costellata. Aggiornare il MAST ha richiesto sette anni di impegno, ma tutto questo è solo una piccola parte del puzzle.
Questo è un grande se, ma tutto ciò che riguarda i reattori a fusione è grande, e l’aggiornamento MAST, nonostante sia un enorme progetto che ha richiesto sette anni per essere costruito, è solo una piccola parte dell’intero puzzle. Il reattore sperimentale è in realtà un banco prova per un progetto ancora più grande, lo Spherical Tokamak for Energy Production (STEP), che sarà il primo prototipo di centrale elettrica a fusione del Regno Unito, che dovrebbe essere completato entro il 2040.
Nel frattempo, ciò che i ricercatori possono imparare da MAST Upgrade potrà essere utile anche un’altra enorme impresa: il più grande esperimento di fusione nucleare del mondo, chiamato International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER).
ITER è attualmente in fase di assemblaggio nel sud della Francia, coinvolgendo migliaia di scienziati provenienti da oltre 30 paesi. È in programma da anni ed è in ritardo di circa cinque anni, ma quando il progetto sarà completo (stimato in un costo di circa 65 miliardi di dollari ), ITER sarà la nostra migliore possibilità di dimostrare che l’energia prodotta dalla fusione nucleare può essere imbrigliata dagli esseri umani.
Potremmo essere lontani anni dalla scoperta, ma l’aggiornamento MAST è un grande passo avanti.
“ITER è la prossima generazione dei dispositivi a fusione”, spiega il fisico del CCFE Andrew Thornton.
“MAST Upgrade lo supporterà fornendo i dati degli esperimenti che facciamo qui per indicare come far funzionare quella macchina in futuro”.
Fonte: https://www.sciencealert.com/huge-fusion-experiment-achieves-first-plasma-in-landmark-step-towards-clean-energy