//LA FUSIONE NUCLEARE  di Pierluigi Frascogna  3G Informatica

LA FUSIONE NUCLEARE  di Pierluigi Frascogna  3G Informatica

di | 2021-01-19T22:55:10+01:00 19-1-2021 22:54|Alboscuole|0 Commenti
                       L’energia e la soddisfazione del fabbisogno energetico mondiale nel rispetto dell’ambiente,  sono una delle più grandi sfide che ci aspettano in futuro. Una delle proposte per il raggiungimento di quest’obiettivo è l’utilizzo dell’energia nucleare. Questo tipo di energia è molto particolare, in quanto, in campo applicativo, diventa difficile da maneggiare o addirittura pericoloso. I benefici, però risultano immensi e le difficoltà di applicazione si possono superare con la ricerca e la sperimentazione. L’energia nucleare è utilizzabile attraverso due tipi di reazione: la fissione o la fusione. La fissione nucleare consiste nel bombardare un atomo pesante, generalmente di uranio-235, con un neutrone, al fine di spezzarlo in due frammenti e rilasciare un’enorme quantità di energia. Questa energia viene poi utilizzata per trasformare dell’acqua in vapore che, alimentando un alternatore con energia meccanica, viene trasformata in energia elettrica. I problemi principali della fissione nucleare sono due: il primo problema è l’autoalimentazione della reazione e si presenta in quanto all’interno di un reattore nucleare vengono ponderati i materiali in una precisa quantità per fare in modo di raggiungere una “massa critica”, ovvero un punto nel quale la reazione si autosostiene in maniera autonoma. Il problema compare quando tale reazione non viene tenuta sotto controllo e può determinare incidenti nucleari con conseguenze devastanti. Abbiamo già memoria di un incidente avvenuto a Chernobyl in Unione sovietica nel 1986, e che, oltre alla fusione del nocciolo e all’esplosione, ha rilasciato una quantità enorme di radiazioni per molti giorni causando la contaminazione di vaste zone intorno alla centrale a cose e persone e le cui conseguenze ancora oggi si registrano. Il secondo problema, invece, è la produzione di scorie durante l’attività delle centrali. Infatti, l’utilizzo della fissione produce delle scorie nucleari, quindi radioattive, che non si possono smaltire fino a quando non decade l’elemento radioattivo. Processo che può durare anche decenni. Di conseguenza, per smaltirle, bisogna rinchiuderle in impianti di stoccaggio, veri e propri bunker schermati sotterranei molto profondi che evitino il rilascio delle sostanze nocive nell’ambiente. L’energia nucleare ricavata tramite fissione è considerata, nell’immaginario comune, come un qualcosa di particolarmente pericoloso e che di certo, nonostante la promessa di una fonte di energia molto potente, non compensa le conseguenze dovute al suo utilizzo o a incidenti che la riguardino. Ed è qui che entra in gioco la fusione nucleare. La fusione nucleare è lo stesso meccanismo che permette alle stelle di brillare, ed è, praticamente, l’opposto della fissione. Invece di separare atomi pesanti in frammenti più piccoli bombardandoli con neutroni, si riscaldano atomi leggeri fino a farli diventare plasma che quindi fondono creando atomi più pesanti. Gli atomi che dovrebbero essere più indicati per la fusione sono il deuterio, il trizio e il litio. All’inizio dovrebbero essere inseriti il deuterio e il trizio, poi dovrebbero essere scaldati a temperature incredibili (stiamo parlando di milioni di gradi) per diventare plasma (questo passaggio è molto importante in quanto nel plasma le particelle subatomiche quali elettroni e i nuclei formati da protoni e neutroni vagano senza legami a velocità inimmaginabili, rendendo possibile, in caso di scontro, la fusione tra due nuclei e quindi la formazione di un altro atomo). Una volta fusi produrrebbero uno ione di elio-4 (un isotopo dell’elio con 2 protoni e 2 neutroni) e un neutrone che poi, scontrandosi con uno ione di litio-6 produrrebbe un altro ione di elio-4 ed uno di trizio, utile poi a continuare la reazione riscontrandosi con uno ione di deuterio. Questo processo avviene all’interno di un dispositivo detto “di confinamento” e ne esistono due tipi: il dispositivo a confinamento magnetico ed il dispositivo a confinamento inerziale. Il primo consiste nel costringere il plasma, in quanto suscettibile, all’interno di un campo elettromagnetico che controlla il flusso ed evita che tocchi le pareti del reattore, perché se accadesse, raffredderebbe il plasma e interromperebbe la reazione, mentre il secondo consiste nel bombardare piccole quantità di combustibile (deuterio e trizio) con 192 laser molto potenti che schiaccino tra di loro il combustibile e lo tengano confinato per inerzia fino alla loro fusione. Purtroppo, nell’applicazione pratica, questa reazione non ha ancora prodotto risultati accettabili, poiché nessuno è riuscito a produrre energia che rimanga attiva per un tempo prolungato tuttavia la ricerca e la sperimentazione stanno facendo passi avanti in modo che la fusione nucleare possa essere la principale fonte di energia che alimenterà il mondo nel futuro. I vantaggi dell’energia nucleare tramite fusione sono molteplici, il principale è che, sulla carta, rilascia molta più energia dei combustibili fossili. La fusione infatti, attualmente, non ha raggiunto livelli di efficienza tali da poter essere commercializzata, ovvero, serve molta più energia elettrica per produrla rispetto a quella che se ne ricava. Continuando la sperimentazione, però, e migliorandone l’efficienza essa potrà essere talmente conveniente da far ricavare dalla fusione degli isotopi dell’idrogeno presenti in un bicchiere d’acqua tanta energia quanta se ne ricava attualmente da un barile di combustibile fossile. Gli altri vantaggi, invece, riguardano principalmente la sua contrapposizione alla fissione nucleare. Infatti, mentre l’utilizzo della fissione apre la porta alla produzione di scorie nucleari e alla vulnerabilità ad incidenti con conseguenze devastanti, la fusione non presenta questo tipo di problemi. Visto che non si scinde nessun atomo ma, al contrario, li si fonde, non ci sarebbe nessun tipo di prodotto di scarto, quindi nessun inquinamento e, visto che la reazione si fermerebbe senza il contenimento del plasma, non possono accadere incidenti ingestibili come quelli che accadono all’interno delle centrali a fissione. In quanto a fattibilità, attualmente, il dispositivo a confinamento magnetico, anche detto tokamak, restituisce dati più promettenti. A verifica di ciò, l’investimento nella costruzione dell’ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), un progetto internazionale iniziato nel 2007 e finanziato da UE, Stati Uniti, Russia, Cina, India, Giappone e Corea del Sud, con sede nel centro di Cadarache, in Francia. Un vero e proprio reattore a fusione nucleare sperimentale che permetterà, una volta finito, di poter analizzare attentamente la fattibilità della produzione di energia tramite fusione e, soprattutto, la sua efficienza ed efficacia. Il progetto dovrebbe essere ultimato e il primo test avviato intorno a dicembre 2025, ma purtroppo questo progetto ha richiesto un posticipo che quindi vedrà, secondo le stime, la prima effettiva reazione deuterio-trizio nel 2037. Quindi, effettivamente, la fusione nucleare rappresenta un faro di speranza per il nostro futuro. Un futuro che si prospetta cupo e catastrofico se non impariamo il prima possibile a gestire il fabbisogno energetico mondiale senza inquinare il pianeta più di quanto abbiamo già fatto. È nostro dovere quindi orientare gli sforzi verso ciò che ci può salvare, soprattutto se così facendo gli distogliessimo da ciò che invece, a favore degli interessi di pochi, ci spinge verso il baratro… Non abbiamo un pianeta B.