La fusione nucleare è la fonte di energia più promettente dell’intero Universo, dalle stelle massicce sparse in tutto lo Spazio fino ai piccoli reattori qui sulla Terra. Attualmente sono allo studio tre approcci principali, tutti e tre sempre più vicini al Sacro Graal della produzione di energia: il punto di pareggio.
Fusione nucleare: la fonte di energia più promettente
Restano ancora enormi sfide e la ricerca di base rimane ampiamente sottofinanziata. Nonostante numerose aziende facciano promesse irrazionali, è improbabile che assisteremo a una fusione commerciale in tempi brevi.
L’energia nucleare è unica. È letteralmente da centinaia di migliaia a milioni di volte più efficiente, in termini di frazione di massa convertita in energia, di tutte le reazioni chimiche. Ecco cos’è la fusione nucleare e perché è il futuro, ma non il presente, della generazione di energia qui sulla Terra.
La fusione, d’altro canto avviene in tutte le stelle con temperature del nucleo superiori a ~4 milioni di K ed è la reazione primaria che alimenta il nostro Sole. Quando si crea una bomba a fusione, la sua resa energetica è di gran lunga superiore a quella di qualsiasi bomba a fissione: la prima è solitamente misurata in megatoni, mentre la seconda è misurata solo in chilotoni.
Controllare una reazione di fusione nucleare
In linea di principio, se riuscissimo a controllare una reazione di fusione nucleare con la stessa efficienza con cui attualmente controlliamo le reazioni di fissione, estraendo energia alla velocità che preferiamo, questa sostituirebbe tutte le altre forme di generazione di energia come fonte dominante di energia sul pianeta Terra.
L’energia da fusione nucleare è il sogno di un’energia sostenibile. Se riusciamo a controllare la velocità di una reazione di fusione, possiamo sfruttarla per produrre energia su richiesta, praticamente senza sprechi. Il suo combustibile, l’idrogeno e i suoi isotopi, sono incredibilmente abbondanti qui sulla Terra.
Non c’è “esaurimento” del combustibile da fusione nucleare, non per miliardi di anni. E mentre la fusione può produrre piccole quantità di prodotti radioattivi come il trizio, non c’è mai il rischio di una fusione del reattore o di danni ambientali a lungo termine.
Rispetto persino all’energia solare, che richiede l’estrazione di elementi rari e l’uso di sostanze chimiche e risorse scarse per creare pannelli solari, la fusione è la scelta energetica più sostenibile.
Non è una questione banale creare una reazione di fusione nucleare. Finché ci si limita a lavorare con materiali come idrogeno, deuterio, elio-3 e altri elementi leggeri stabili e isotopi, sono necessarie temperature ed energie enormi per far sì che una reazione di fusione nucleare si verifichi. Controllare e sostenere questi ambienti non è un compito facile e sono necessarie energie importanti anche all’inizio per creare le condizioni necessarie per la fusione.
In secondo luogo, non ci si può semplicemente approcciare a questo con l’obiettivo di creare più energia tramite fusione di quanta ne metti nel sistema per far partire la reazione: questo è quello che è noto come una bomba. Invece, quello che bisogna fare è produrre energia a una velocità sufficientemente lenta da poterla usare per produrre quantità utili di energia: energia nel tempo.
Per raggiungere il tanto decantato punto di pareggio è necessario sia produrre più energia dalle proprie reazioni di quanta se ne immetta nel sistema per avviare tali reazioni, sia estrarre tale energia e utilizzarla. Finora, entrambi i problemi restano irrisolti in tandem, ma ci sono tre approcci principali che i ricercatori stanno adottando nel tentativo di rivoluzionare il rapporto dell’umanità con l’energia.
Approccio n. 1: Fusione a confinamento magnetico. Il combustibile per fusione nucleare non è costituito solo da atomi, ma dai nuclei atomici nei nuclei degli atomi. Un approccio alla fusione è quello di ionizzare completamente gli atomi, strappando via i loro elettroni, finché non rimangono solo i nuclei atomici. Creando questo plasma surriscaldato di nuclei atomici che possono fondersi insieme, l’idea è quindi quella di riunire quei nuclei, superando la forza elettricamente repulsiva tra loro, per avviare reazioni di fusione.
Approccio n. 2: fusione a confinamento inerziale. Invece di armeggiare con i campi magnetici, perché non provare semplicemente l’approccio della forza bruta? È che la fusione a confinamento inerziale tenta di fare. Prendendo un pellet di materiale che può essere fuso, una serie di laser ad alta potenza su tutti i lati vengono sparati sul pellet bersaglio, aumentando rapidamente la sua temperatura e densità fino a quando non può essere innescata una reazione di fusione nucleare. Sebbene richieda di immagazzinare un’enorme quantità di energia per il “colpo laser” che comprime il pellet, è possibile che la reazione di fusione generata rilasci ancora più energia, consentendoci un giorno di superare il punto di pareggio.
Approccio n.3: approcci di terza via. È qui che si stanno intromettendo molte iniziative private, alcune legittime, altre sospette e altre ancora che sono ciarlatani indiscutibili. Esistono due principali approcci alternativi ai metodi tradizionali, ed entrambi possono effettivamente creare reazioni di fusione.
A quanto pare, non è poi così difficile far partire la fusione nucleare, ma è notevolmente difficile arrivare il più vicino possibile al punto di pareggio come fanno la fusione a confinamento inerziale o quella a confinamento magnetico.
Finora, purtroppo, nessuno è particolarmente vicino al punto di pareggio, e questa è la domanda che ci si dovrebbe sempre porre quando si parla della fattibilità della tecnologia della fusione nucleare nel sostituire altre fonti di energia su cui l’uomo può contare.
•“È possibile produrre più energia di quella necessaria per avviare la reazione?”
•”Quanta dell’energia prodotta puoi sfruttare per produrre energia utilizzabile?”
•”E quanto sei vicino, quantitativamente, al raggiungimento del punto di pareggio?”
Quando si parla dell’Universo, non esiste reazione più vivificante o che sostenga la vita della fusione nucleare. È letteralmente al centro non solo di ogni stella, ma anche delle innumerevoli nane brune, ovvero stelle fallite, che subiscono la fusione del deuterio durante la loro vita.
Quando elementi leggeri si legano insieme, il nuovo elemento che producono ha una massa più leggera dei reagenti iniziali e quella reazione di fusione rilascia quindi energia proporzionale alla differenza di massa: tramite E = mc 2 di Einstein.
In termini di metriche di disponibilità di energia, disponibilità di fonti di combustibile e impatti ambientali, la fusione nucleare è di gran lunga la scelta migliore tra tutte le opzioni disponibili per generare energia.
Conclusioni
Sfortunatamente, un investimento insufficiente di oltre 60 anni in questa tecnologia ci ha fatto arretrare in modo eclatante su questo importante fronte scientifico, e ora gli avvoltoi si sono radunati: pieni di grandi sogni e promesse vuote, senza nulla da mostrare se non quantità simboliche di fusione che sono di molti ordini di grandezza lontane anche solo dall’avvicinarsi al punto di pareggio.
Se c’è una tecnologia promettente che merita un investimento di livello lunare, è l’energia della fusione nucleare. È il percorso più promettente per mitigare l’attuale crisi climatica ed energetica.
Non sarà la tecnologia di oggi, ed è improbabile che diventi quella di domani a meno che non rivoluzioniamo radicalmente il modo in cui finanziamo e conduciamo la ricerca e lo sviluppo di base qui sulla Terra.
