Nel mondo delle energie rinnovabili forse non c’è obiettivo più ambizioso dell’energia da fusione. Ciò comporta la fusione di atomi di idrogeno per formare elio, un processo che di conseguenza genera una quantità di energia non valida. È una reazione che accade in ogni momento al sole, ma replicarla sulla Terra è un processo noioso e raro. Tuttavia, se avremo successo, avremo accesso a una fonte pulita di elettricità rinnovabile che soddisfi il nostro crescente fabbisogno energetico.
A tal fine, i ricercatori stanno perseguendo un fenomeno chiamato “accensione”, ovvero quando un reattore a fusione genera più energia di quella necessaria per creare la reazione iniziale. Sono in corso alcuni importanti tentativi per raggiungere questo obiettivo, tra cui il reattore sperimentale termonucleare internazionale (ITER) in Francia. Questo sforzo utilizza potenti magneti in una macchina chiamata tokamak per creare plasma surriscaldato creato utilizzando carburante a idrogeno.
Ma ecco il trucco: c’è solo così tanto carburante a idrogeno che puoi mettere in un tokamak prima che tutto inizi ad andare storto.
“Uno dei limiti nella produzione di plasma all’interno di un tokamak è la quantità di idrogeno che puoi iniettare in esso”, ha affermato Paolo Ricci, ricercatore presso lo Swiss Plasma Center. Ha detto in un comunicato stampa. “Fin dai primi giorni della fusione, abbiamo saputo che se provi ad aumentare la densità del carburante, a un certo punto ci sarà quella che chiamiamo ‘turbolenza’: in pratica perdi completamente l’intrappolamento e il plasma va dove è.”
Per risolvere questo problema, gli scienziati hanno iniziato a cercare diverse equazioni per misurare la quantità massima di idrogeno che è possibile inserire all’interno del tokamak prima della perturbazione. Una delle leggi che si è attenuta ad esso ed è diventata un pilastro nel mondo della ricerca sulla fusione è conosciuta come il “Limite di Greenwald”, che afferma che la quantità di carburante che un tokamak può utilizzare è direttamente correlata al raggio della macchina. I ricercatori dietro ITER hanno persino costruito i loro dispositivi sulla base di questa legge.
Ma anche il limite di Greenwald non era perfetto.
“Il limite di Greenwald è ciò che chiamiamo una legge o limite” sperimentale “, il che significa sostanzialmente che è come una regola generale basata su osservazioni fatte su esperimenti precedenti”, ha detto Alex Zelstra, fisico sperimentale al Lawrence Livermore National Laboratory in California, a The Bestia quotidiana in una lettera. “Questi sono molto utili, ma dobbiamo sempre stare attenti quando li applichiamo al di fuori delle circostanze in cui disponiamo di dati provenienti da prove”.
Ecco perché Ritchie e il suo team hanno sfidato questa ferma convinzione nuova carta Pubblicato il 6 maggio sulla rivista Lettere di revisione fisica. In esso, hanno ipotizzato che il limite di Greenwald potesse in effetti essere aumentato di quasi il doppio, quasi il doppio della quantità di idrogeno che entrerebbe in un tokamak per produrre plasma. Le loro scoperte potrebbero gettare le basi per futuri reattori a fusione come DEMO – un successore del reattore ITER attualmente in fase di sviluppo – per raggiungere finalmente l’accensione.
“Questo è importante perché mostra che l’intensità che puoi ottenere in un tokamak aumenta con la potenza necessaria per eseguirlo”, ha detto Ritchie. “In effetti, DEMO funzionerà a una potenza molto più elevata rispetto agli attuali tokamak e ITER, il che significa che puoi aggiungere più densità di carburante senza ridurre la produzione, a differenza della legge di Greenwald. E questa è un’ottima notizia”.
Zylstra ritiene che i risultati del team siano importanti perché fanno luce sul motivo per cui anche i reattori a fusione hanno dei limiti. Afferma inoltre che i modelli di tokamak come ITER o DEMO possono essere “meno restrittivi di quanto si pensasse in precedenza”. Con il raddoppio della densità del carburante, ciò può migliorare notevolmente la potenza del tokamak e, infine, farci accendere.
“La fusione è un problema molto impegnativo, sia dal punto di vista scientifico che tecnologico, e trasformare il potere della fusione in realtà richiede molti progressi passo dopo passo”, ha aggiunto Zilstra. “Se questo studio sarà ulteriormente convalidato, specialmente su macchine come ITER, aiuterà sicuramente la comunità della fusione magnetica a progettare e migliorare i progetti futuri per le strutture sperimentali e la produzione di energia”.
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