Ogni cinque secondi, all'interno di una camera delle dimensioni di uno scaldabagno domestico, si scatena una scarica elettrica venti volte più potente di un fulmine. È quanto accade nella piattaforma Century di Zap Energy, che ha appena raggiunto un traguardo significativo riuscendo a sostenere oltre cento scariche consecutive di plasma a una frequenza di 0,2 Hz. L'energia sprigionata da questi mini-fulmini artificiali viene catturata da superfici rivestite di metallo liquido in circolazione, aprendo nuove prospettive per lo svilupamento di centrali elettriche a fusione commerciali.
Una tempesta controllata nel laboratorio
La tecnologia alla base di Century si discosta radicalmente dagli approcci più noti della fusione nucleare. Mentre la maggior parte dei progetti mondiali punta su magneti superconduttori o laser ad alta intensità, Zap Energy ha sviluppato un sistema chiamato sheared-flow-stabilized Z-pinch che sfrutta una corrente elettrica pulsata attraverso un flusso di plasma per generare il campo magnetico necessario. Ogni impulso trasporta fino a 500.000 ampere di corrente, scaricandosi in un recipiente rivestito di bismuto liquido in movimento.
Durante le prove record, Century ha operato con una potenza totale di ingresso di 57 kilowatt, di cui 39 kilowatt forniti direttamente ai cavi che alimentano la camera del plasma. Questo rappresenta un aumento di venti volte nella potenza media sostenuta rispetto ai test di attivazione del 2024, secondo quanto pubblicato sulla rivista Fusion Science and Technology.
Il bismuto liquido: guardiano delle superfici estreme
Uno degli aspetti più innovativi della piattaforma Century risiede nel sistema di pareti di metallo liquido che utilizza forze centrifughe per rivestire le superfici metalliche solide esposte. Il bismuto liquido, che circola in un circuito di oltre mille chilogrammi, svolge una triplice funzione: agisce come percorso di conduzione elettrica, barriera protettiva a contatto con il plasma e fluido per il trasferimento del calore.
Come spiega Matthew Thompson, vicepresidente dei sistemi ingegneristici di Zap Energy: "Le operazioni prolungate di un sistema completamente integrato e pulsato ripetitivamente a 30 kilowatt ci danno un quadro molto più chiaro di come apparirà realmente una centrale elettrica a fusione Z-pinch a flusso tagliato". Il sistema include anche uno scambiatore di calore raffreddato ad aria da 200 kilowatt per mantenere l'equilibrio termico e un sistema di raffreddamento rapido del catodo che aiuta a ridurre velocemente la temperatura tra le scariche.
Dall'idrogeno comune ai sogni di fusione
Ogni ciclo operativo di Century inizia nelle sue banche di alimentazione, dove un insieme di condensatori su larga scala preleva energia dalla rete elettrica, la immagazzina brevemente e poi rilascia una breve raffica di corrente nella parte superiore della camera a vuoto. All'interno della camera del plasma orientata verticalmente, l'impulso ionizza una boccata di gas idrogeno trasformandola in un filamento di plasma estremamente caldo e denso.
Per scopi di validazione ingegneristica, Century utilizza idrogeno o elio comuni invece del combustibile per fusione deuterio-trizio, evitando così reazioni di fusione e emissioni di neutroni. L'energia termica del plasma raggiunge infine la parete di metallo liquido che riveste la superficie interna della camera, dove il metallo circolante assorbe l'energia termica, la trasferisce allo scambiatore di calore e poi ritorna alla camera a vuoto.
Verso la scalabilità industriale
Dal suo avvio nel giugno 2024, Century ha incrementato drasticamente le proprie prestazioni, passando da singole scariche di plasma ogni dieci secondi con circa 1,4 kilowatt di potenza media, a una scarica ogni cinque secondi con circa 30 kilowatt di potenza media. Nel febbraio 2025, il Dipartimento dell'Energia statunitense ha certificato il completamento di una campagna di tre ore che ha prodotto oltre mille scariche consecutive di plasma, ciascuna con almeno 100.000 ampere di corrente.
Come sottolinea Benj Conway, CEO e co-fondatore di Zap Energy: "Century sta facendo maturare tecnologie che alla fine convertiranno l'energia delle nostre reazioni di fusione in elettricità o calore industriale. L'ingegneria dei sistemi è stata storicamente trascurata nello sviluppo della fusione". Nei prossimi mesi, l'azienda continuerà a investigare questioni tecniche critiche mentre aumenta gradualmente la frequenza di ripetizione e i livelli di potenza di Century, con l'obiettivo di dimostrare che la fusione nucleare può diventare una realtà industriale sostenibile.