Fusione nucleare, nuovo record per il “Sole artificiale” cinese: è un altro passo verso lo storico traguardo
Il cosiddetto “Sole Artificiale” cinese ha conquistato un nuovo record che avvicina di un altro passo lo storico traguardo della fusione nucleare. Questo processo si verifica naturalmente all'interno del Sole (e delle altre stelle) a causa di pressione e temperature estreme. In parole semplici, si determina l'unione di atomi leggeri – come l'idrogeno – che dà vita a un atomo più pesante. Durante la fusione una parte dei nuclei originari viene “perduta” e ciò libera quantità mostruose di energia.
Riuscire a replicare questo meccanismo sulla Terra per produrre energia è considerato una rivoluzione per diverse ragioni: innanzitutto l'energia ottenuta è pulita perché nel processo non viene emessa anidride carbonica (la CO2 è il principale gas a effetto serra volano del cambiamento climatico), inoltre non presenta i rischi della fissione nucleare, già impiegata da decenni nei reattori nucleari. Infine si basa su elementi particolarmente abbondanti sulla Terra. Non c'è da stupirsi che la fusione nucleare venga considerata il “Sacro Graal” dell'energia.
Ma per controllare la fusione nucleare e produrre energia “civile”, come indicato, servono pressione e temperatura a livelli estremi, inoltre il plasma (lo stato in cui si trovano le particelle atomiche negli esperimenti) deve essere stabile. Sono stati costruiti dei reattori sperimentali chiamati tokamak (quelli che sembrano delle gigantesche ciambelle di metallo) all'interno dei quali i ricercatori stanno provando a innescare la fusione nucleare. Tra i più avanzati vi è il sopracitato “Sole Artificiale” cinese, che recentemente ha raggiunto un nuovo e straordinario record.
Gli scienziati sono riusciti a superare un limite teorico di densità del plasma (chiamato limite di Greenwald), al di là del quale questa materia sviluppa instabilità. Se il plasma è instabile il processo di fusione può essere arrestato e con esso la produzione di energia. Tale limite è fissato con il valore 1,0 e in genere i tokamak lavorano con valori compresi tra 0,8 e 1,0 per evitare appunto che si inneschi l'instabilità. In parole molto semplici, i ricercatori cinesi sono riusciti a raggiungere un regime di densità compreso tra 1,3 e 1,65 volte il limite di Greenwald senza innescare instabilità. Questo è un risultato fondamentale, perché più è alta la densità del plasma, maggiore è la velocità con cui si innesca la fusione nucleare.
Il precedenza il Sole Artificiale cinese, il cui nome è Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), aveva già raggiunto importantissimi record, tra i quali quello del plasma ultra-caldo a oltre 100 milioni di gradi mantenuto più a lungo, quasi 18 minuti (1.066). Ora si aggiunge il primato sul netto superamento del limite di Greenwald, che è un altro passo verso l'innesco della fusione nucleare. A conquistare questo risultato è stato un team di ricerca internazionale guidato da scienziati della Facoltà di ingegneria elettrica ed elettronica dell'Università di scienza e tecnologia di Huazhong, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi dell'Università di Aix-Marseille (Francia) e dell'Istituto di fisica del plasma dell'Accademia cinese delle scienze. I ricercatori, coordinati dal professor Ping Zhu, sono riusciti a superare questo limite teorico regolando la pressione del gas iniziale e la risonanza di riscaldamento degli elettroni, ovvero il modo in cui il plasma assorbe le microonde.
“I risultati suggeriscono un percorso pratico e scalabile per estendere i limiti di densità nei tokamak e nei dispositivi di fusione al plasma di nuova generazione”, ha affermato in un comunicato stampa il professor Ping Zhu, che insegna presso la Facoltà di Ingegneria Elettrica ed Elettronica dell'ateneo di Wuhan. Siamo ancora lontani dall'innesco della fusione nucleare, ma è stato fatto un altro passo significativo verso questo risultato. I dettagli della ricerca “Accessing the density-free regime with ECRH-assisted ohmic start-up on EAST” sono stati pubblicati su ScienceAdvances.
