La Provenza, nel sud della Francia, è nota per i suoi vigneti ondulati, i campi di lavanda, gli uliveti e i villaggi idilliaci.
Di recente, tuttavia, l’atmosfera è cambiata in questa affascinante parte del mondo.
Gli inquietanti convogli di mezzanotte attraversano tratti autostradali tra Marsiglia, Avignone e Nizza.
I semirimorchi strisciano lentamente lungo strade deserte, trasportando oggetti enormi e dall’aspetto misterioso attraverso la campagna provenzale.
Queste parti sono destinate a uno dei più grandi esperimenti scientifici del pianeta: il Reattore termonucleare sperimentale internazionaleo ITER.
In questo complesso, nascosto dietro file di recinzioni, foreste e campi, gli scienziati progettano di creare la reazione che avviene al centro del sole.
L’obiettivo principale di ITER, che è di diversi miliardi di dollari Cooperazione tra decine di paesiè dimostrare il potenziale della fusione nucleare per generare energia su scala industriale.
“L’energia fusionale a volte è vista come il Santo Graal dell’energia”, afferma Tom Waters, un belga tranquillo, magro e affabile che lavora come fisico del plasma presso ITER.
“I vantaggi di questa tecnologia, sebbene sia difficile da raggiungere, è che puoi avere un potere quasi illimitato.”
A differenza della fissione nucleare, che genera elettricità scindendo gli atomi nucleari fusione L’energia rilasciata quando due atomi si fondono.
Imita la reazione che svanisce al centro delle stelle e non produce scorie radioattive a lunga vita.
Ma come spesso accade con i propulsori, ci sono alcuni punti di convergenza.
Il più grande reattore a fusione del mondo
Tutto nel vasto sito di ITER, inclusi i livelli di sicurezza e una città del personale, è costruito attorno a un blocco di cemento a blocchi.
Ospita una sala di assemblaggio, dove vengono assemblati 10 milioni di articoli, prodotti fino alla Corea del Sud, alla Cina e alle Americhe.
E proprio accanto alla sala, la magia accadrà (si spera): una camera contenente un organo cavo a forma di ciambella, largo circa 30 metri e alto quasi altrettanto, chiamato tokamak.
Il tokamak riscalderà le forme più pesanti di idrogeno, scomponendolo nelle sue parti componenti per formare un gas plasma, essenzialmente surriscaldato.
All’interno della nostra “ciambella”, le temperature supereranno i 100 milioni di gradi Celsius, molto più calde persino del centro del Sole, afferma il dott. Waters.
“Gli elettroni vengono strappati agli atomi, quindi hai una zuppa o un gas di particelle caricate positivamente ed elettroni caricati negativamente che orbitano intorno.”
Per preparare questa zuppa vorticosa, i fisici di ITER Gli isotopi di idrogeno esplodono con potenti onde elettromagnetiche, un po’ come il modo in cui un forno a microonde riscalda gli avanzi, ma su una scala molto più impressionante.
Il tokamak utilizza anche elettromagneti incredibilmente potenti per intrappolare il gas surriscaldato al centro del vuoto a forma di ciambella.
Quindi, per generare energia, una parte del calore può essere prelevata dal plasma agitato per generare vapore e far girare le turbine.
Ci sono molte altre prove di reattori a fusione già in funzione in tutto il mondo che utilizzano queste e altre tecnologie.
Ma finora, gli esperimenti che utilizzano questa tecnica hanno prodotto una frazione dell’energia necessaria per avviare una reazione di fusione.
L’obiettivo di ITER è restituire 10 volte l’energia immessa.
“Per la fusione, le dimensioni contano e, sulla base degli attuali esperimenti che abbiamo visto, se lo ingrandiamo, arriveremo alle condizioni necessarie per produrre più energia di quanta ne immettiamo”, afferma il dott. Wauter.
“Questo non è mai stato fatto prima su una scala così ampia, su scala industriale.
“Per la prima volta qui a ITER, stiamo cercando di realizzarlo.”
Sembra pericoloso… è sicuro?
Le centrali nucleari a fissione – quelle che producono energia quando gli atomi pesanti si decompongono in atomi più leggeri – eseguono una reazione a catena fuori controllo se il reattore è danneggiato.
Ma non c’è alcun rischio che ciò accada nel tokamak di ITER, afferma il dott. Waters.
“Se fai un buco nel reattore, significa che hai perforato il vuoto.
Il reattore si riempirà immediatamente di aria e questo fermerà la reazione.
Un altro vantaggio della fusione rispetto alla fissione è che eventuali brecce non rilasceranno enormi quantità di materiale radioattivo.
Tuttavia, parte del combustibile utilizzato per generare la reazione di fusione è radioattivo e il dottor Waters afferma che possono esserci casi in cui alcune particelle subatomiche nel plasma di fusione potrebbero causare l’irradiazione di parti del tokamak stesso.
“Le quantità di cui stiamo parlando sono grammi – niente in confronto alle tonnellate di materiale in uno stato simile in un impianto di fissione”, dice.
“Personalmente non penso che si arriverebbe a questo. E se si arriva a questo, gli importi sono davvero piccoli.”
Tuttavia, dove sono presenti strati di contenimento come il cemento armato attorno al tokamak, come nel caso delle centrali elettriche a fissione.
Quindi qual è il trucco?
Spesso si fa notare con sarcasmo che una fusione è sempre lontana dai 10 ai 20 anni.
Inizialmente ITER aveva fissato la data per il “primo plasma” alla fine del 2025, ma recentemente ha annunciato che i ritardi e la pandemia hanno spinto a una data ancora da definire.
Il tokamak inizierà a fondere piccolissime quantità di carburante in piccolissime raffiche, ma non invierà elettricità alla rete.
L’impianto è solo un sito di prova per dimostrare che la produzione di energia da fusione su scala industriale è possibile.
Il dottor Waters afferma che, se avrà successo, ogni stato membro coinvolto nel progetto sarà in grado di utilizzare lo schema e la sua “proprietà intellettuale, know-how e know-how” per costruire i propri reattori.
Tuttavia, ci sono ancora ostacoli che il team ITER deve superare per primo.
Forse la cosa più importante è trovare un modo sostenibile per alimentare la reazione.
La reazione di fusione che intendono creare a ITER si basa sulla presenza di due forme insolite di idrogeno chiamate deuterio e trizio, che, insieme a un protone e un elettrone, contengono rispettivamente uno e due neutroni.
Il deuterio è facile, dice il dottor Waters: è abbondante nell’acqua di mare.
“È trizio, seconda parte, ed è un po’ più complicato.”
Raramente viene creato in modo naturale e ITER stima l’attuale offerta globale totale di trizio immagazzinato circa 20 chilogrammi.
Ma il team di ITER spera di utilizzare il reattore a fusione stesso per produrre più trizio come una sorta di sottoprodotto della reazione.
Questo è noto come “allevamento del trizio” e comporta il bombardamento della parete interna del tokamak con neutroni di litio nel plasma per produrre più trizio.
“L’idea è di produrre almeno 1 trizio per 1 trizio consumato nel plasma per avere un ciclo del combustibile chiuso”, afferma il dott. Waters.
“Dovrebbe essere possibile, ma c’è una differenza tra fare queste cose sulla carta e farle davvero.”
C’è un po ‘di guida su questo.
Se non riescono a capire come sostituire il trizio che stanno usando, probabilmente il sogno del potere di fusione finirà presto.
“C’è davvero un rischio”, afferma il dottor Waters.
“Sono assolutamente fiducioso che prima o poi lo eseguiremo, e ITER è quello che lo farà”.
Nel frattempo, le carovane notturne continueranno a vorticare attraverso la tranquilla campagna, e le luccicanti ciambelle prenderanno forma insieme nei prossimi anni, e migliaia di scienziati sperano che questo imponente esperimento dia i suoi frutti.
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