In questi giorni avrete sicuramente sentito parlare della fusione nucleare. Il 13 dicembre scorso infatti gli scienziati della NIF, la National Ignition Facility degli USA, hanno comunicato di aver raggiunto un traguardo storico! Aver prodotto più energia di quanta utilizzata.
Ma è davvero così? In cosa consiste esattamente questo traguardo e cosa di dobbiamo aspettarci per il futuro?
FISSIONE NUCLEARE E FUSIONE NUCLEARE
Sappiamo che (in estrema sintesi) se esercito una forza su un corpo e lo sposto, esercito un lavoro: l'energia è quella grandezza fisica che fa compiere quel determinato lavoro.
Esistono due tipi di reazioni nucleari per produrre energia: la fissione nucleare e la fusione nucleare.
La fissione nucleare è una reazione nucleare in cui un nucleo "pesante" (Uranio) decade in nuclei più "leggeri" (vedi img sotto).
Nella fusione nucleare invece si prendono nuclei leggeri di due o più atomi e si "uniscono" tra loro formando il nucleo di un nuovo elemento chimico più "pesante" (vedi img sotto).
In entrambi i casi si produce moltissima energia.
Mentre però la fissione nucleare ha moltissimi svantaggi poiché i materiali usati sono rari (i giacimenti si trovano solo in alcuni paesi) e soprattutto producono scorie radioattive che dovranno essere opportunamente gestite per migliaia e migliaia di anni (circa 24000), la fusione nucleare produce energia sostanzialmente pulita ed è anche più "democratica".
I PROBLEMI DELLA FUSIONE NUCLEARE
Il problema delle energie nucleari a fusione è che sono molto difficili sia da innescare che da contenere. Per fondere due nuclei, che hanno entrambi carica positiva, bisogna avvicinarli moltissimo e vincere la loro repulsione elettrostatica. E' vero che superata una certa soglia entrano in gioco le forze nucleare forti (migliaia di volte superiori), il punto però è farli avvicinare così tanto da superare questa soglia.
Per produrre in laboratorio le stesse condizioni che in Natura si verificano sulle stelle, è incredibilmente complicato. Non soltanto bisogna raggiungere elevatissime temperatura, circa 100.000 °C, ma anche confinare questi nuclei affinché non entrino a contatto con nessun altro corpo, che altrimenti fonderebbe all'instante.
ESPERIMENTO USA: L'ENERGIA PRODOTTA
Le due tecniche più importanti di confinamento dei nuclei a fusione sono quello magnetico, progetto europeo chiamato I.T.E.R. che utilizza dei sofisticati e numerosissimi sistemi magnetici, e quello chiamato a confinamento inerziale, usato appunto negli USA dai ricercatori della NIF, in questo caso si utilizzano dei raggi laser.
Nell'esperimento comunicato dalla NIF il 13 dicembre 2022, per la prima volta l'energia dei laser immessa nel plasma è stata più piccola dell'energia prodotta dalla fusione nucleare.
Però bisogna capire bene di cosa stiamo parlando...
E' vero che per qualche istante la fusione nucleare ha prodotto più energia di quella che i laser hanno immesso nel bersaglio, per esattezza sono stati prodotti 3,15 MegaJ di energia a fronte di 2,05 MegaJ dei laser. Però c'è da tenere bene in considerazione che non c'è stata una produzione di energia superiore a tutta quella spesa per attivare i laser e mantenerli operativi. Basti solo pensare che i 192 laser utilizzati hanno consumato oltre 300 MegaJ!
CONCLUSIONI
Sicuramente l'esperimento del NIF è di un' importanza storica e, sebbene i risultati siano ancora molto lontani da rendere questa tecnologia vantaggiosa e ad uso commerciale, sicuramente sarà importante continuare a finanziare la ricerca scientifica, soprattutto, aggiungo io, affinché il processo della fusione nucleare possa auto-mantenersi e anche per diminuire l'utilizzo del fabbisogno energetico per innescarla e confinarla.
Qui entra in gioco il sistema della "coerenza della materia", ma di questo ne parleremo in uno dei prossimi articoli.
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