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Fusione nucleare con il laser, pulita e sicura

Energia nucleare abbondante e pulita, senza scorie contaminanti e costose da accumulare, né rischi di incidenti drammatici. È una promessa, un sogno che inseguiamo da decenni, e sabato scorso i fisici del NIF (National Ignition Facility) presso il Lawrence Livermore National Laboratory (Livermore, USA, @Livermore_Lab) hanno segnato un passo avanti che si potrebbe definire storico.

Per la prima volta infatti hanno raggiunto il pareggio (break even) nella tecnica della Inertial confinement fusion tramite laser, vale a dire nella "fusione indotta da eccitazione mediante laser". Consiste, in estrema sintesi, nell'attivare la fusione nucleare tra deuterio e trizio tramite raggi laser tanto potenti quanto precisi.

Il bersaglio

"È una tecnica molto interessante perché permette di ottenere una reazione nucleare controllata appunto tramite laser. Fino ad oggi tale tecnica non consentiva però di produrre energia, perché quella che si otteneva dalla reazione era inferiore a quella necessaria per alimentare il laser", ci ha spiegato Nicola Mori, ricercatore presso l'Istituto Nzionale di Fisica Nucleare, sezione di Firenze. 

"L'idea base è quella di creare in un bersaglio (criogenizzato, NdR), contenente una miscela di deuterio (D) e trizio (T), delle condizioni di pressione e temperatura tali da innescare una reazione che riesca a 'bruciare' completamente il bersaglio stesso. Al NIF il trucco usato è quello di ricorrere ad un sistema simmetrico di laser ad altissima potenza per generare onde d'urto sferiche all'interno del bersaglio stesso e ottenere il massimo rilascio di energia al centro", aggiunge un un ricercatore italiano attivo in Germania contattato da Tom's Hardware, che ha preferito restare anonimo.

"Una volta che le condizioni permettano la fusione tra i primi nuclei di D e T, le radiazioni rilasciate sotto forma di alpha e neutroni servono a riscaldare ulteriormente le zone limitrofe al centro del bersaglio e ad avviare così la fusione in modo omogeneo (e si spera pure a mantenerla)", continua il ricercatore, che in Germania sta lavorando ai nuovi rivelatori a luce Cherenkov per l'identificazione di particelle, che saranno usati in un futuro esperimento simile a quelli del CERN.

Il sistema laser

La tecnica descritta è nota da alcuni decenni, ma fino a sabato scorso era stato impossibile ottenere un sistema in grado di produrre energia in modo efficiente. O, in altre parole, di produrre più energia di quella immessa per attivare la reazione. D'altra parte degli anni è stato necessario superare ostacoli molto complessi, come quello della precisione. "È un po' come cercare di sparare con 10 pistole in un punto e far toccare i proiettili in punta contemporaneamente", ha affermato il nostro consulente con una metafora piuttosto riuscita.

A Livermore sono stati infatti usati 192 fasci laser, con una potenza di picco pari a 395 terawatt. "Più importante, l'energia autogenerata dal bersaglio ha superato quella immessa nel carburante DT imploso", si legge sul comunicato stampa emesso dall'istituto statunitense. L'esperimento di sabato scorso, poi, era stato preceduto da un altro record stabilito nello stesso laboratorio lo scorso agosto.

Una volta innescata la reazione, l'energia aggiuntiva della fusione nasce anche dalle "particelle alfa, nuclei di elio che sono il sottoprodotto del processo di fusione, che depositano energia nel nucleo in combustione aumentando la velocità della combustione stessa. Questo processo di feedback – più alfa portano a più campo che produce a sua volta più alfa – è il meccanismo che guida l'ignizione (ignition). Questa serie di esperimenti ha dimostrato con chiarezza l'inizio di tale processo", spiegano in modo sintetico gli esperti del NIF.

Il NIF al cinema

Il risultato del laboratorio statunitense si può considerare storico perché permette di sperare che un giorno appunto questa forma di energia nucleare possa rappresentare davvero un'alternativa concreta ai sistemi attuali. È presto per stappare lo champagne ovviamente, ma ci sono ragioni per metterlo in fresco.

"Il raggiungimento del break even (cioè della parità tra energia prodotta e consumata) è un passo fondamentale: da qui in avanti i miglioramenti della tecnica consentiranno di produrre energia mediante fusione controllata. Energia pulita (dalla fusione si produce elio) e sicura. Ovviamente per arrivare a uno sfruttamento su larga scala saranno necessari anni o più probabilmente decenni di ricerca e sviluppo, ma dopo questo risultato la prospettiva appare meno fantascientifica", continua Nicola Mori.

Certo, si potrebbe scoprire tra un mese o un anno che c'è un limite all'efficienza massima e allora questa strada sarebbe da abbandonare. O ancora potrebbe emergere che l'uso del trizio (che è radioattivo) presenta rischi troppo difficili da gestire. Ma per il momento è lecita una buona dose di ottimismo.  

Infine, una nota curiosa. Molti lettori hanno già visto l'interno della camera di reazione del NIF: è il reattore dell'Enterprise in Star Trek: Into Darkness.