25/10/16

I tokamak e l’energia pulita: la vogliamo davvero? **

La soluzione ottimale per ottenere energia pulita a costi molto bassi ha una soluzione ovvia: imitare la Natura. Sfruttare l’energia solare come fanno le piante è già un enorme passo in avanti, ma ancora meglio sarebbe imitare direttamente il Sole. Stiamo parlando di fusione nucleare controllata che, malgrado abbia molti detrattori per motivi economici, sta lentamente progredendo. In questi giorni è stato ottenuto un notevole risultato e vale la pena parlarne un po’.

I tokamak sono la base dei tentativi che si stanno facendo verso la costruzione di piccoli “soli” tenuti sotto controllo. Essi sono macchine di forma toroidale, di origine russa, al cui interno vengono isolati, attraverso campi magnetici, atomi di deuterio e di trizio (vedi anche questo articolo di Vincensus) in modo che, raggiungendo temperature di decine di milioni di gradi, si riesca ad attivare una fusione nucleare stabile, tipica dei nuclei stellari, con la produzione di energia pulitissima e, teoricamente, a basso costo.

Tra il dire e il fare c’è di mezzo la stabilità del sistema sotto certe condizioni limite e la volontà (più o meno mascherata) di rallentare il progredire di una soluzione troppo economica per le necessità delle grandi multinazionali dell’energia…

Recentemente in uno di questi laboratori di ricerca si è ottenuto un notevole successo parziale che mi ha stimolato a parlare un po’ più diffusamente della questione.

La fusione nucleare ha la potenzialità di produrre un rifornimento praticamente illimitato di energia pulita che niente ha a che fare con i terribili composti del carbonio. E’ lo stesso meccanismo che funziona all’interno di una stella come il Sole. Basta perciò riprodurre le giuste condizioni di temperatura in contenitori che mantengano un perfetto confinamento della miniatura “stellare”, attraverso campi magnetici potentissimi.

Il plasma contenuto nel tokamak deve raggiungere una temperature di almeno 50 milioni di gradi, deve mantenere costante il proprio volume e deve essere stabile sotto pressioni notevoli. Un vero successo richiede che il prodotto di tre fattori (densità del plasma, il tempo di confinamento e la temperatura) raggiunga un certo valore. Sopra questo valore l’energia rilasciata supera l’energia necessaria per far funzionare il reattore.

La pressione, che è il prodotto tra la densità e la temperatura, risulta essere il punto chiave dell’intero meccanismo. L’energia prodotta aumenta con il quadrato della pressione e questo la dice lunga sulla necessità di arrivare a pressioni sempre più alte.

Questa è, almeno, la strada seguita dall’Alcator C-MOD, operante al MIT di Boston. Sono 23 anni che è in azione e i miglioramenti sono stati molto promettenti (forse troppo?). L’ultimo record raggiunto è stata una pressione di 2 atmosfere. Pensiamo che il vecchio record era di 1.77 e risale al 2005. Un incremento del 15% è, comunque, importantissimo per aumentare l’energia disponibile.

L’interno del tokamak Alcator C-Mod del MIT di Boston (chiuso a settembre…) che ha recentemente ottenuto il record di pressione raggiunta. Fonte: Bob Mumgaard/Plasma Science and Fusion Center.
L’interno del tokamak Alcator C-Mod del MIT di Boston (chiuso a settembre…) che ha recentemente ottenuto il record di pressione raggiunta. Fonte: Bob Mumgaard/Plasma Science and Fusion Center.

In queste condizioni la temperatura raggiunta è di 35 milioni di gradi centigradi (il doppio di quella presente al cento del Sole). Essa viene ottenuta attraverso la velocissima rotazione delle particelle (centinaia di chilometri al secondo), regolata dai campi magnetici, e gli urti tra gli elettroni e i nuclei ionizzati. Il processo è, comunque, ben più complicato e trova grande giovamento dai superconduttori capaci di regalare campi magnetici impressionanti (chi volesse saperne di più può anche usare wikipedia, in cui il tutto è spiegato abbastanza bene QUI).

Il plasma è in grado di produrre circa trecento trilioni di reazioni di fusione al secondo. La durata del plasma è stata finora di due secondi. Ovviamente si è ancora in una fase preliminare, ma il successo non sarebbe poi così lontano…

Tuttavia, malgrado i successi ottenuti (e questi sono successi che migliorano velocemente con gli studi sui superconduttori), nel 2012 si è deciso di tagliare, il 30 settembre di quest’anno, i fondi alla ricerca del MIT, dato che i soldi devono andare al centro ITER, francese, ancora in fase di costruzione.

La cosa non mi stupisce… già molti anni fa erano stati tagliati i fondi a una ricerca italiana sulla fusione sempre per la stessa ragione: si sarebbe lavorato meglio in un centro dedicato che si doveva ancora costruire… Mah… sarà, ma qualcosa non mi convince del tutto.. Sembra quasi che si cerchi di allungare i tempi senza valutare adeguatamente i risultati raggiunti.

Si spera che il MIT ottenga fondi da società private, con tutti i rischi del caso…

Insomma, se si volesse veramente, il nostro Sole potrebbe essere riprodotto in miniatura e permetterebbe di avere energia ultra pulita, senza rischi e a prezzi ridicoli in tempi abbastanza brevi. Se si volesse davvero, però…

2 commenti

  1. Spleen

    Non capisco cosa ci sia di sospetto nel concentrare le energie in un unico progetto, dato l'enorme sforzo tecnologico per raggiungere in tempi ragionevoli un risultato ormai dato per certo

  2. tanta perdita di tempo... visto che le ricerche erano già a buon punto e si sono viste eliminare i fondi. E, intanto, si aspetta che il grande centro venga completato... e non sembra che vi sia molta fretta a completarlo... (ma non abbiamo urgenza di energie alternative o preferiamo usare quelle che servono a poco ma arricchiscono lobby lecite e soprattutto illecite? (vedi pale eoliche e il fallimento delle fabbriche di pannelli solari che hanno, però, succhiato cifre pazzesche, date da noi nelle bollette...).

    Pensiamo forse che la corruzione e l'interesse finanziario sia estraneo alla ... scienza?

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