L'energia pulita è sempre più vicina

9 Febbraio 2022

Energia: ricercatori europei e italiani ottengono quantità di energia record da reazioni di fusione.

Risultato record ottenuto da fisici e ingegneri di EUROfusion a dimostrazione delle potenzialità della fusione nella produzione di energia: presso l’impianto europeo JET (Joint European Torus), l’esperimento leader a livello mondiale situato a Culham (Regno Unito), sono stati prodotti 59 megajoules di energia, un risultato pienamente in linea con le previsioni teoriche e che conferma le motivazioni alla base del progetto ITER per garantire energia sicura, sostenibile e a bassa emissione di CO₂.

Il livello di energia ottenuto raddoppia e supera il precedente record di 21,7 megajoules stabilito nel 1997 sempre al JET, il più grande e potente tokamak in funzione al mondo che ha sede presso la UK Atomic Energy Authority (UKAEA). Arriva come risultato di una campagna sperimentale, progettata da EUROfusion per mettere a frutto oltre due decenni di progressi nella fusione e per prepararsi al meglio in vista dell’avvio della sperimentazione sul progetto internazionale ITER.

Il record e i dati scientifici ottenuti durante questa cruciale campagna sperimentale sono una grande conferma per il successo di ITER, la versione più grande e avanzata di JET. ITER è un progetto di ricerca sulla fusione in corso di realizzazione a Cadarache, nel sud della Francia, sostenuto da sette partner (Cina, Unione Europea, India, Giappone, Corea del Sud, Russia e Stati Uniti d’America), che mira a dimostrare la fattibilità tecnica e scientifica dell’energia da fusione.

Proprio mentre aumenta a livello globale la richiesta di affrontare efficacemente gli effetti del cambiamento climatico attraverso la decarbonizzazione della produzione di energia, questo successo rappresenta un grande passo avanti sulla strada verso la fusione quale fonte sicura, efficiente e a basso impatto ambientale per combattere la crisi energetica globale.

Cofinanziato dalla Commissione Europea, il consorzio EUROfusion vede la partecipazione di 4.800 tra esperti, studenti e personale in staff da tutta Europa, con una forte presenza di ricercatori italiani.

I vantaggi della fusione termonucleare

La fusione è il processo che alimenta le stelle, come il nostro Sole, e promette, nel lungo termine, di essere una fonte di elettricità quasi illimitata, utilizzando piccole quantità di combustibile reperibili ovunque sulla terra, da materie prime poco costose. Il processo di fusione unisce, fino a fondersi ad altissima temperatura, nuclei di elementi leggeri come l’idrogeno, che si trasformano in elio, rilasciando una quantità enorme di energia sotto forma di calore. La fusione è intrinsecamente sicura perché per sua natura non può innescare processi incontrollati.

L’importanza strategica di JET

L’esperimento a fusione Joint European Torus (JET) – che è in grado di generare plasmi che raggiungono temperature di 150 milioni di gradi Celsius, 10 volte la temperatura al centro del Sole – è un banco di prova di importanza vitale per ITER, uno dei progetti di collaborazione più grandi della storia. JET può raggiungere condizioni simili a quelle di ITER e dei futuri reattori a fusione ed è l’unico tokamak in funzione nel mondo ad usare come combustibile il mix di deuterio e trizio (D-T), isotopi dell’idrogeno, previsto per questi impianti.

Megajoules e megawatt

Con il suo recente record sperimentale, JET ha prodotto complessivamente 59 megajoules di energia termica da fusione in un tempo di 5 secondi (la durata dell’esperimento a fusione). Durante questo esperimento, JET ha raggiunto una potenza di fusione media (ovvero, energia prodotta per secondo) di circa 11 megawatt (megajoule per secondo).

Il record precedente ottenuto dal JET, durante un esperimento di fusione nel 1997, è stato pari a 22 megajoule di energia termica. Il picco di potenza pari a 16 MW raggiunto brevemente nel 1997 non è stato sorpassato nei recenti esperimenti perché l’obiettivo era finalizzato a ottenere energia da fusione in un arco di tempo di alcuni secondi.

La fusione termonucleare

La ricerca sulla fusione mira a replicare il processo che alimenta il Sole per una nuova fonte di energia a basse emissioni di carbonio su larga scale.

Quando atomi leggeri si fondono insieme per formare atomi più pesanti, si genera una grande quantità di energia. Per fare ciò, si riscaldano pochi grammi di idrogeno a temperature estreme, 10 volte più elevate che nel Sole, formando un plasma in cui avvengono reazioni di fusione. L’impianto a fusione commerciale utilizzerà l’energia prodotta da reazioni di fusione per generare elettricità.

La fusione ha una enorme potenzialità come fonte di energia a bassa emissione di carbonio. È eco-sostenibile e sicura e il combustibile che utilizza è abbondante e sostenibile. In termini di resa, a parità di quantità, la fusione genererà circa 4 milioni di volte più energia rispetto a quella prodotta bruciando carbone, petrolio o gas.

Foto credit: UKAEA