English9 Settembre 2011
Di Jason Palmer, corrispondente per la Scienza e tecnologia, BBC News
La Gran Bretagna ha formalmente stretto un’alleanza con un laboratorio statunitense con l’intento di sviluppare una fonte di energia pulita tramite la fusione nucleare.
A differenza degli impianti a fissione, il processo impiega dei laser per comprimere i nuclei degli atomi fino a farli unire, generando energia.
La National Ignition Facility (Nif) negli Stati Uniti e’ sul punto di produrre un surplus di energia partendo da questa idea.
L’azienda britannica AWE ed il Rutherford Appleton Laboratory si sono ora uniti al Nif per contribuire a rendere la fusione a laser una fonte di energia che sia commercialmente sfruttabile.
Durante un incontro tenutosi questa settimana alla Royal Society di Londra, sponsorizzato dall’Istituto di Fisica, e’ stato annunciato un memorandum d’intesa fra i tre laboratori.
L’incontro ha coinvolto scienziati e rappresentanti dell’industria in uno sforzo di promuovere un piu’ ampio coinvolgimento britannico in questa tecnologia, necessario per rendere possibile la costruzione di impianti energetici basati sulla fusione a laser.
“Questo e’ il piu’ classico degli esempi di collegamento fra la ricerca scientifica teorica di altissimo livello, il mondo dell’economia e delle opportunita’ commerciali, e ovviamente un’esigenza umana di base: affrontare le pressioni che tutti noi ben conosciamo sul nostro approvvigionamento energetico”, ha affermato David Willetts, ministro britannico della scienza.
L’idea di ottenere energia dalla fusione nucleare e’ antica.
La Gran Bretagna ha una lunga tradizione in un diverso approccio allo stesso obiettivo, usando campi magnetici; ospita il Joint European Torus (Jet), il piu’ grande impianto del mondo di questo tipo, ed un’area sperimentale per l’Iter, l’International Thermonuclear Experimental Reactor.
Ma i tentativi di ottenere la fusione magnetica in anni recenti hanno incontrato sempre maggiori problemi di finanziamento, proprio mentre si stava completando la costruzione del Nif.
Una parte del problema riguardava l’impressione che la capacita’ di raggiungere il pareggio – il punto al quale si produce piu’ energia di quanta se ne consumi – fosse ancora lontana. I critici sostenevano che “l’energia da fusione richiede sempre altri 50 anni per essere realizzata, indipendentemente da quale sia considerato l’anno di partenza”.
Ma Willetts ha affermato durante l’incontro che le cose stanno cambiando. “Penso che cio’ che sta accadendo sia in Gran Bretagna che negli Stati Uniti dimostra che stiamo facendo notevoli progressi con questa tecnologia,” ha dichiarato. “Non si puo’ piu’ minimizzarla come qualcosa che appartiene ad un futuro remoto.”
Il Rutherford Appleton Lab e’ il luogo dove l’idea dell’energia da fusione e’ stata dimostrata per la prima volta, e sia questo laboratorio sia l’AWE sono dotati di laser ad alta intensita’ che possono fungere da impianti sperimentali per tecnologie future.
Chiavi di accensione
L’idea di fusione usa dei pellet di carburante fatti da isotopi dell’idrogeno, il deuterio ed il tritio. Una serie di laser colpiscono i pellet per comprimere il carburante fino a centesimi del volume originale.
Nel corso di questo processo, i nuclei di idrogeno si fondono per creare elio e particelle subatomiche ad alta velocita’, i neutroni, la cui energia, sotto forma di calore, puo’ essere catturata ed usata per l’idea, relativamente fuori moda, di avviare una turbina a vapore.
Fusione laser al Nif – concetti di base
- 192 raggi laser vengono messi a fuoco, tramite fori, in un contenitore bersaglio chiamato hohlraum
- Dentro lo hohlraum si trova un pellet da 2 mm che contiene una miscela freddissima di isotopi di idrogeno
- I laser colpiscono le pareti dello hohlraum, che a loro volta emettono raggi X
- I raggi X strappano materiale dal rivestimento esterno del pellet di carburante e lo riscaldano ad una temperatura di milioni di gradi
- Il materiale che sfugge comprime il carburante centinaia di volte
- Se la compressione del carburante e’ abbastanza intensa e abbastanza uniforme, gli isotopi di idrogeno possono fondersi, creando elio e rilasciando neutroni “caldi”
L’obiettivo e’ ottenere l'”accensione” del carburante, dalla quale il Nif prende il nome – una reazione di fusione autoalimentante che supererebbe ampiamente il punto di pareggio.
Il direttore del Nif, Ed Moses, ha affermato durante l’incontro che si avvicina sempre di piu’ il momento in cui l’accensione sara’ possibile.
“Il nostro obiettivo e’ arrivare all’accensione entro il prossimo paio di anni”, ha dichiarato.
“Abbiamo gia’ realizzato la fusione a livelli piuttosto alti. Anche domenica notte, abbiamo ottenuto il rendimento da fusione piu’ alto che si sia mai verificato.”
Il dr. Moses ha affermato che un solo bombardamento dal laser del Nif – il piu’ grande del mondo – ha liberato un milione di miliardi di neutroni e prodotto per una piccola frazione di secondo piu’ energia di quanta tutto il mondo stesse consumando.
Ma per arrivare all’accensione, quel numero dovrebbe aumentare di circa 1000 volte.
La Gran Bretagna dirige l’High-Power Laser Energy Research (Hiper), un progetto pan-europeo iniziato nel 2005 per far progredire la tecnologia della fusione a laser fino alla realizzazione di un impianto commerciale.
“Ci siamo resi conto diversi anni fa con il Nif… e con l’accensione che diventava probabile, che la fusione sarebbe diventata molto piu’ interessante,” ha affermato John Collier, il direttore di Hiper.
“Ci siamo chiesti: ‘come potremmo fare dei passi avanti, come potrebbe l’Europa elaborare un percorso strategico per la produzione di energia a laser per approfittare di questi sviluppi?’ E questo e’ stato il nucleo originario di Hiper.”
Sia Hiper che Life, un progetto simile al Nif, valutano che un impianto energetico a laser funzionante dovrebbe sostenere un ciclo di piu’ di 10 pellet di carburante al secondo – un milione al giorno. Il Nif, da quando e’ stato completato nel 2009, ha realizzato solo 305 di questi bombardamenti laser, nei suoi tentativi di arrivare all’accensione.
Il professor Collier ha affermato che le sfide tecnologiche di questa situazione sono incredibili opportunita’.
“La fabbrica BMW a Oxford produce una Mini al minuto – se pensate a quanto e’ complesso, credereste che non sia possibile”, ha aggiunto.
“Ma questi sono problemi risolvibili; mattoncini Lego, pallottole – sono oggetti prodotti in enormi quantita’ e ci sono enormi possibilita’ di proprieta’ intellettuale per gli individui e le industrie che vorranno entrare in questo settore.”
I futuri impianti a fusione potrebbero essere molto piu’ piccoli grazie a migliori sorgenti di luce sviluppate a partire da quando il Nif per primo apri’ la via.