Fusione nucleare: per la prima volta generata più energia di quanto serva per innescare la reazione

Gli Stati Uniti annunciano un traguardo importante nella fusione nucleare: per la prima volta nella storia è stato raggiunto il bilancio positivo.

• Il Dipartimento dell’energia degli Stati Uniti ha annunciato una svolta nel campo della fusione nucleare.
• Per la prima volta nella storia degli esperimenti è stato raggiunto il bilancio positivo di energia prodotta.
• Ci vorranno ancora decenni perché la fusione nucleare possa essere impiegata per usi civili.

Gli Stati Uniti annunciano la svolta nella fusione nucleare: per la prima volta è stata raggiunta con successo una reazione con un guadagno netto di energia, cioè con più energia prodotta di quella usata per innescare la reazione. Il traguardo è stato raggiunto dagli scienziati statunitensi del National ignition facility e del Lawrence Livermore national laboratory in California.

La notizia è stata diffusa ufficialmente il 13 dicembre 2022 dal Dipartimento dell’energia degli Stati Uniti. Il risultato dell’esperimento è stato presentato come un enorme passo in avanti nella ricerca – ormai pluridecennale – per ottenere sistemi di produzione di energia tramite la fusione nucleare, un fonte considerata pulita e sicura che aiuterebbe la nostra economica a porre fine alla dipendenza dai combustibili fossili.

Che cos’è la fusione nucleare

La fusione è una reazione nucleare nella quale i nuclei di due o più atomi si uniscono tra loro formando il nucleo di un nuovo elemento chimico, più o meno l’opposto della fissione nucleare dove invece, tramite una reazione a catena, gli atomi vengono scissi. La rottura di elementi leggeri (come l’idrogeno) per formare elementi più pesanti rilascia un’enorme quantità di energia nel processo. Gli scienziati cercano da tempo di riprodurre in laboratorio la reazione che dà origine al calore e alla luce del sole e di altre stelle, in modo da assicurare all’umanità un enorme potenziale come fonte di energia sostenibile e a basse emissioni di carbonio.

Perché la fusione sia possibile in laboratorio è necessaria una grande quantità di energia in input, in grado di vincere la repulsione elettromagnetica dei nuclei. E questo è sempre stato il principale ostacolo nel raggiungimento della fusione nucleare in laboratorio: a oggi, il progetto di ricerca più avanzato è stato il prototipo di reattore nucleare Iter, che dovrebbe concludere la fase sperimentale nel 2035 per poi entrare davvero in funzione solo nel 2050. Troppo tardi per aiutare la transizione energetica verso fonti più sostenibili.

Un traguardo raggiunto per la prima volta

Negli Stati Uniti, gran parte del lavoro nel campo della ricerca sulla fusione nucleare si sta svolgendo presso il National ignition facility (Nif) del Lawrence Livermore national laboratory in California, in un edificio grande quanto tre campi da calcio. Il progetto del Nif crea energia dalla fusione nucleare mediante quella che è nota come “fusione inerziale termonucleare”: in pratica, gli scienziati convogliano contemporaneamente il fascio di 192 laser su un minuscolo cilindro di metallo, al cui interno c’è una capsula sferica dal diametro di tre o quattro millimetri composta da due elementi chiave per ottenere la reazione di fusione nucleare: il deuterio e il trizio. In pochi istanti, si è raggiunta una temperatura intorno ai 3 milioni di gradi che ha fatto fondere il cilindro e i due metalli, reagendo, hanno sprigionato un quantità di energia enorme.

L’anno scorso, il Nif aveva annunciato di aver ottenuto una reazione di fusione nucleare efficiente al 70 per cento, cioè in grado di produrre il 70 per cento dell’energia usata per innescare la reazione stessa. Un buon risultato ma ancora nel campo del bilancio negativo. Con l’annuncio di oggi, la fusione nucleare per usi civili potrebbe essere più vicina. Come detto, infatti, i ricercatori hanno ottenuto, per la prima volta nella storia degli esperimenti in questo campo, più energia da una reazione di fusione nucleare di quella immessa.

Ma siamo ancora lontani dal fornire elettricità alle nostre case

Una buona notizia, insomma. Ma attenzione: è necessario aspettare ancora molto tempo prima che questa tecnologia sia in grado di alimentare le nostre case. La grande sfida di sfruttare l’energia da fusione è fare in modo che essa resista per un periodo di tempo sufficiente da poter alimentare le reti elettriche e i sistemi di riscaldamento in tutto il mondo. La svolta annunciata dagli Stati Uniti è un passo in avanti in questa direzione, ma su una scala ancora troppo piccola rispetto a quanto necessario per far funzionare anche solo una centrale elettrica. Al momento, infatti, l’energia prodotta basterebbe per scaldare 10 bollitori d’acqua.

“Ci vorranno decenni per arrivare all’uso commerciale dell’energia pulita da fusione nucleare dopo l’esperimento in California”, ha detto Kim Budil, direttrice del Lawrence Livermore national laboratory, dove è stato condotto il test. “Ci sono ostacoli molti significativi, non solo a livello scientifico ma tecnologico”, ha premesso. “Questa è stata l’accensione, una volta, di una capsula ma per ottenere l’energia commerciale da fusione c’è bisogno di molte cose. Bisogna essere in grado di produrre molti eventi di accensione per fusione per minuto e bisogna avere un robusto sistema di elementi di trasmissione per realizzarli”. La ricercatrice prevede che “con sforzi e investimenti concertati, e alcuni decenni di ricerca sulle tecnologie necessarie, saremo nella posizione di costruire una centrale elettrica”.

A questo proposito, non è stato chiarito quanto costerà un reattore capace di produrre energia da fusione nucleare. Altri progetti in corso di realizzazione ci forniscono qualche stima: Iter dovrebbe costare 13 miliardi di euro – ma c’è chi sostiene che possa arrivare facilmente a 30 miliardi – senza contare l’enorme quantità di energia per poter proseguire con gli esperimenti. La speranza è che almeno quest’ultima, d’ora in poi, venga “ripagata” dagli esperimenti stessi.