Nucleare? si grazie 3° parte.

La fusione

                  Nelle stelle ci sono le condizioni di temperatura e pressione che permettono il processo di fusione dei nuclei di elementi leggeri, quali l’idrogeno,che produce sia nuclei di elementi più pesanti, come l’ elio, che emissione di energia. Il sole irradia questa energia che noi conosciamo sotto forma di luce e calore.

Da questa osservazione segue: possiamo riprodurre questo fenomeno e controllarlo?

                Mentre per la fissione è nata prima la reazione controllata,vedi pila atomica di Fermi, e poi l’arma nucleare, nella fusione è successo il contrario.

La fusione incontrollata ha dato origine alle bombe H (più propriamente a fusione termonucleare incontrollata), sperimentata dagli USA, per la prima volta, nel  ’54 nell’ atollo di Bikini.

Un accenno al principio di funzionamento.

                Nella bomba all’idrogeno, l’energia sviluppata da una testata nucleare a fissione viene usata come innesco e  serve per comprimere il combustibile (una miscela di deuterio e trizio), fino a raggiungere la temperatura necessaria perché avvenga la fusione. L’esplosione della bomba a fissione genera una serie di raggi X che creano un’onda termica che, propagandosi nella testata, comprime e riscalda il deuterio e il trizio generando la fusione nucleare e quindi l’esplosione.

 

 

                 Grossi problemi, invece per realizzare la fusione  controllata, che è quella che ci interessa di più, dato che ci permetterebbe di accedere ad una fonte di energia illimitata a disposizione di tutte le nazioni e, quindi, non soggetta ai ricatti dei paesi produttori di petrolio, vedi Opec e da quelli, sempre possibili, dei  detentori dei giacimenti di uranio.( l’Australia, il Canada e il Kazakhstan hanno circa il 58% delle riserve note)

                  L’ energia liberata nelle reazioni nucleari, a parità di quantità di sostanze reagenti, è milioni di volte più grande di quella liberata nelle reazioni chimiche (combustione), tanto per avere un‘ idea della convenienza di usare il nucleare.

 

            Nelle stelle, le reazioni di fusione possono avvenire a temperature relativamente basse, all’interno del Sole la temperatura è 15 milioni di gradi, ma con  una fortissima pressione, derivata

dalla forza di gravità.

           Calcoli, teoria ed esperimenti di laboratorio confermano l’emissione di energia dalla reazione di fusione deuterio/trizio,  che avviene quando i nuclei dei due isotopi vengono riscaldati  a temperature dell’ordine 100 milioni di gradi. A queste temperature  la materia è ionizzata e sotto forma di plasma, che viene considerato il quarto stato della materia.

            Questa la teoria, in pratica si hanno due grossi problemi  il primo è il confinamento del plasma,cioè trovare un “recipiente” adatto a contenerlo.

Il secondo mantenere e controllare le condizioni di temperatura necessarie per far avvenire le reazioni.

             Il plasma,che è costituito da particelle cariche, può essere confinato tramite campi magnetici, tuttavia il plasma interagisce con il campo magnetico deteriorando l’efficienza del confinamento e riscaldando il sistema.

           Negli ultimi sessant’anni è stato finanziato e messo in atto un notevole sforzo teorico e sperimentale per realizzare la fusione nucleare e, conseguentemente per produrre elettricità, con possibili applicazioni anche nella propulsione per navicelle spaziali. Il progetto più avanzato ed in fase di realizzazione, per produrre energia elettrica da fusione è ITER: un reattore a fusione termonucleare ( tokamak).

          ITER è un progetto internazionale a cui partecipano Unione Europea,USA, Russia, Giappone, Cina, India e Corea del sud,comporta un investimento economico di circa 5 miliardi di euro ed è  in fase di costruzione nel sito europeo di Cadarache, in Provenza (Francia).

         ITER sarà il primo impianto a fusione di dimensioni paragonabili a quelle di una centrale elettrica convenzionale  ed ha il compito di dimostrare la fattibilità scientifica e tecnologica della fusione come fonte di energia.

(continua)

 

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