Fusione nucleare cos'è, l'annuncio negli Stati Uniti: come funziona, pro e contro dell'energia pulita e illimitata

In arrivo una "svolta scientifica" legata alla ricerca sulla fusione nucleare negli Stati Uniti: per la prima volta nella storia, ci sarà la possibilità di produrre una reazione di fusione nucleare che genera più energia di quella necessaria per innescarla. Il fenomeno mira ad ottenere una produzione di energia che imita le reazioni che avvengono nel cuore delle stelle. Si tratta di un'energia "illimitata e pulita", considerata più ecologica della fissione nucleare perché genera quantità minori di radiazioni e scorie più facili da gestire.

Fusione nucleare: l'energia pulita e illimitata che imita le stelle 

Secondo gli esperti del settore si tratterebbe di "una pietra miliare nella decennale e costosa ricerca per sviluppare una tecnologia che fornisca energia illimitata e niente scorie radioattive, con molte meno risorse di quelle necessarie per sfruttare l'energia solare ed eolica", come si legge sul Washington Post. Al di là dei benefici climatici, i promotori dicono che potrebbe contribuire a portare l'elettricità a basso costo in parti impoverite del mondo. Per il quotidiano americano si tratta del "Santo Graal" dell'energia senza emissioni di carbonio che gli scienziati di tutto il mondo stanno inseguendo dagli anni '50.

Cos'è la fusione nucleare e come funziona

La "fusione nucleare" potrebbe diventare un nuovo mezzo per produrre energia "pulita" e a basso costo nei prossimi anni. Lo scopo della ricerca è replicare la reazione nucleare attraverso la quale si crea l'energia sul Sole. Finora gli esperimenti avevano deluso le aspettative degli studiosi, che erano sì riusciti a innescare la fusione, ma impiegando, per ottenerla, molta più energia di quanto poi ne rilasciasse la reazione stessa.

Sostanzialmente si tratta di un nuovo tipo di energia nucleare. Le attuali centrali sfruttano la "fissione nucleare", ossia l'energia sprigionata dalla divisione di un atomo. La "fusione" punta, invece, a "unire due atomi". Anche in questo caso si sprigiona una grande quantità di energia.

Il processo è simile a quello che avviene nelle stelle, come il sole, quando due atomi si uniscono creando un nuovo elemento e liberano una grande quantità di energia. La fusione nucleare "tipica" è quella di due atomi di idrogeno che, a temperature elevatissime, si fondono creando un atomo di elio.

Tuttavia il processo di fusione richiede temperature altissime, fino a150 milioni di gradi, contro i 15 milioni di gradi necessari per innescare la reazione di fusione in una stella. Questo perché all'interno dei reattori gli atomi sono più rarefatti che nelle stelle e il calore aiuta ad accelerarli per favorire il processo di fusione. La materia che si ottiene in questo modo si chiama plasma. Le alte temperature di questa forma della materia rendono necessario contenerla, altrimenti la struttura che la racchiude si scioglierebbe. A tenere il plasma sollevato e confinato all'interno del grande anello in cui scorre sono i magneti superconduttori, capaci di generare campi magnetici centinaia di migliaia di volte più forti di quello terrestre.

L'annuncio negli Stati Uniti

Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha dichiarato che annuncerà presto una "importante svolta scientifica" legata alla ricerca sulla fusione nucleare. Secondo i media statunitensi l'annuncio avverrà martedì 13 dicembre 2022, in una conferenza stampa. Dal dipartimento non sono arrivate conferme ufficiali per ora. Secondo il Washington Post alcuni ricercatori, interpellati dal quotidiano, hanno confermato le anticipazioni, ma dietro anonimato.

Questo esperimento di energia da fusione nucleare sarebbe stato realizzato nella National Ignition Facility, una installazione di ricerca ospitata nei Lawrence Livermore National Laboratory, in California che studia la fusione a confinamento inerziale utilizzando i laser. 

I pro della fusione nucleare 

Riuscire a realizzare una fusione nucleare controllata e a sfruttare l'energia prodotta sarebbe sicuramente vantaggioso e più conveniente anche delle attuali centrali nucleari a fissione. Il vantaggio deriva da tre motivi principali. Il primo motivo - come riporta Il Messaggero - è che il "combustibile" necessario alla fusione è relativamente di facile reperibilità. La fusione nucleare controllata si realizza a partire da deuterio e trizio (due isotopi dell'idrogeno). Il primo si trova in maniera abbondante nell'acqua del mare, il secondo si può creare durante la stessa reazione. La "fusione nucleare" permetterebbe quindi a molti paesi di avere una fonte energetica indipendenti liberandosi dalla dipendenza energetica e geopolitica che producono i combustibili fossili o, nel caso della fissione nucleare, combustibili come l'uranio (che sono di difficile reperibilità). 

Un altro aspetto positivo riguarda l'ambiente: la fusione non produce anidride carbonica. Produce comunque scorie radioattive, ma queste sono in generale "più facili da gestire" di quelle prodotte dalla fissione (decadono in centinaia di anni invece che in migliaia), hanno caratteristiche analoghe alle scorie radioattive comunemente prodotte in ambito medico.

Infine c'è un elemento di sicurezza, in quanto il plasma necessario alla fusione è molto difficile da preservare: non appena si esce dai parametri di funzionamento nominale, la reazione di fusione nucleare, al contrario di quella di fissione, si interrompe autonomamente. Il rischio di incidenti dovuti all'autonomia della reazione è dunque molto più basso che nella fissione.

I contro

Ci sono anche dei contro all'applicazione di questa nuova tecnologia. Nonostante l'emissione di Co2 in linea teorica nulla, la complessità tecnica di tali impianti, renderà molto complicato il processo di costruzione. Tali impianti dovranno infatti gestire, tra le altre cose, temperature sia molto elevate che criogeniche, essere resistenti a campi magnetici immensi e garantire materiali con proprietà ancora non verificate nella pratica, dunque avranno costi elevati di progettazione e tempi lunghi di realizzazione. Questo renderà la realizzazione di tali impianti inevitabilmente legata al supporto statale ed alla stabilità politica di lungo termine del governo. 

Un altro problema legato alla complessità tecnologica degli impianti è il loro funzionamento ad impulso, che complica l'integrazione degli stessi con le infrastrutture esistenti, caratterizzate invece dalla necessità di garantire una stabilità continuativa della rete. Inoltre, la gestione del trizio è critica, in quanto esso è uno degli isotopi radioattivi più complicati da filtrare e confinare chimicamente.