Zibaldino

Nucleare? si grazie (4°parte)

Il confinamento magnetico.

         Considerando le proprietà elettromagnetiche e la elevatissima temperatura necessaria alla fusione, un metodo per confinare  il plasma è quello di “racchiuderlo” in recipiente impedendogli di venire in contatto con le “pareti”, ciò lo possiamo realizzare  con una serie di campi magnetici, opportunamente disposti.

          La prima idea, anni 60, fu quella del confinamento a specchio, più comunemente detto a bottiglia, furono fatti  prototipi da laboratorio, anche in Italia, ma presentavano il problema che la configurazione magnetica lasciava aperte le estremità del  plasma. Cmq l’importante era dimostrare la fondatezza della teoria e questo fu dimostrata.

        La soluzione successiva fu quella di usare un “recipiente” toroidale, ossia una “ciambella“ nella quale viene tenuto “prigioniero” il plasma.  Su questo principio  si basa l’ITER : una combinazione di campi magnetici esterni e di campi magnetici interni quest’ultimi realizzati mediante corrente indotta nel plasma dall’esterno con lo scopo di annullare la deriva delle particelle verso le pareti.

iter
(immagine da web)

 Quella che ha dato migliori risultati e la configurazione detta “tokamak”

(acronimo in russo toroidal’naya kamera magnitnoi katushki, che significa  camera toroidale con bobine magnetiche)

       Il tokamak è un dispositivo di forma toroidale caratterizzato da un involucro cavo, costituente la “ciambella”, in cui il plasma è confinato mediante un campo magnetico con linee di forza a spirale. Le particelle di plasma si “avvitano” così intorno alle linee di forza del campo rimanendo discoste dalle pareti.

tokamak11

        Per quanto riguarda il riscaldamento, essendo il plasma un conduttore elettrico è possibile riscaldarlo mediante una corrente indotta dall’esterno.

        Si  raggiunge così il duplice scopo di creare dei campi magnetici poloidali per il confinamento  e di riscaldare il plasma .Questo tipo di riscaldamento viene chiamato ohmico o resistivo, ma non è sufficiente  a portare il plasma  alla temperatura di fusione e per incrementarla si ricorre ad altri sistemi come il trasferimento ed assorbimento nel plasma di onde elettromagnetiche, generate da  antenne, oppure per iniezione di atomi neutri ad alta energia che trasferiscono al plasma, per collisione, la loro energia cinetica; si può anche ottenere il riscaldamento del plasma comprimendolo adiabaticamente.

        Dimostrata la vericidità della teoria resta il non facile compito di metterla in pratica, la strada per realizzare il reattore a fusione ha queste tappe:

       Riuscire a creare la condizioni  in cui l’energia generata dalla fusione eguaglia quella immessa dall’esterno per mantenere il plasma a temperatura termonucleare. Questa tappa è detta breakeven e serve a confermare la fattibilità del reattore a fusione.

       Di seguito raggiungere l ‘ignizione ossia L’autosostentamento della reazione, in pratica dopo averlo fatto partire il reattore si deve mantenere  autonomamente alla temperatura di fusione, senza ulteriori immissioni dall’esterno di energia. L’ autosostentamento deriva dalla cessione di energia al plasma  delle particelle alfa( elio ionizzato vedi la figura della reazione) così da mantenerlo alla temperatura ottimale, raggiunta,inizialmente, con immissione di energia esterna.

        I neutroni che  trasportano quasi 80% dell’energia prodotta dalla fusione, 14,1 MeV, investono il mantello del reattore che è di litio, generando, in parte, trizio e in parte, trasformando la loro energia cinetica, in calore, che a mezzo di scambiatori potrà essere utilizzato per produrre energia elettrica.

fusione33

       Si raggiunge un risultato, economicamente valido, quando il rendimento netto di tutto l’impianto è positivo, cioè l’energia emessa risulta  maggiore dell’energia che serve per il funzionamento globale del reattore. A questo punto si ha la fattibilità tecnologica indirizzata alla produzione di energia elettrica. Al momento non siamo ancora in grado di avere un rendimento positivo, per cui lo sfruttamento di questa energia è ancora piuttosto lontano.

 

 

         Per ora dobbiamo accontentarci dello sviluppo dei reattori a fissione, con particolare riguardo ai reattori autofertilizzanti, ma non possiamo abbandonare lo studio dei reattori a fusione, le risorse minerarie di petrolio e di uranio non sono infinite e l’umanità ha ed avrà sempre più bisogno di energia. Un fallimento nella fusione e/o la mancata scoperta di altre fonti alternative, veramente valide, che al momento non ci sono, comporterebbe sicuramente la fine di un’era e quasi certamente in modo tragico.

      Quando le risorse energetiche dovessero scarseggiare, qualcuno potrebbe anche pensare di usare, per accapararsi quelle rimaste, “altre” tecnologie.

         Per questo dico” Nucleare? si grazie” è un discorso in prospettiva, che renderebbe autonome tutte le nazioni ed eviterebbe quello che sta accadendo oggi con il gas russo, forse prima avvisaglia di quanto potrebbe accadere in un futuro, più o meno prossimo, ma, stando così le cose, certo.

 

Da un intervista rilasciata da Carlo Rubbia

A lungo termine l’Umanità ha bisogno di sorgenti di energia alternative a quelle dei fossili. In tale quadro, il ricorso al nucleare, oltre che al solare, sembra assolutamente inevitabile. Tuttavia va ricordato che, se usate con i metodi odierni, le riserve naturali di Uranio non sono superiori, ad esempio, a quelle del petrolio o del carbone. Quindi nuovi metodi sono necessari. Nel caso della Fusione D-T, il Trizio non esiste in natura e deve essere prodotto, ‘sparando’ il neutrone generato dalla reazione, contro il Litio: la disponibilità di questo elemento è tale da assicurare molti millenni di produzione energetica.

Anche la Fissione, non quella odierna, ma quella dei nuovi reattori veloci basati sull’uso di Uranio Depleto (impoverito, ndr), e soprattutto col cosiddetto “Amplificatore di Energia”, basato sull’uso del Torio e di un acceleratore di particelle (Ads, ndr), offrono disponibilità energetiche illimitate come quelle da Fusione. Anche queste forme innovative di energia da Fissione, e specialmente quella basata sul Torio, offrono emissioni di scorie radioattive confrontabili per quantità e durata a quelle della Fusione D-T; inoltre grazie a conoscenze già acquisite, sono realizzabili industrialmente in una scala di tempi ben più ridotta

 

 

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16/01/2009 - Posted by | Varie

10 commenti »

  1. Mi piacerebbe approfondire sull’ AMPLIFICATORE DI ENERGIA, che mi suona un pò come di un estremo regalo fatto a noi uomini da Dio o da Madre Natura. Fatto impensabile perchè sarebbe come sconfessare la credibilità di un noto principio (forse di Einstain ???) che dice: nulla si crea, nulla si distrugge, ma tutto si trasforma.
    Ottimo lavoro, finora. Tutto molto chiaro. Complimenti.
    Ciao.

    Commento di Marshall | 17/01/2009

  2. L’aforisma è di Lavoisier grande chimico del 1700,che enuncio la legge della conservazione della massa “in una reazione chimica la massa dei reagenti è esattamente uguale alla massa dei prodotti”
    Per quanto riguarda l’amplificatore devo leggermi delle critiche, sai Rubbia sarà un grande scienziato, ma è anche molto furbo per cercar finanziamenti….
    ciao
    sarc.

    Commento di sarcastycon | 17/01/2009

  3. Quindi non è un principio e non è un aforisma di Einstain.
    Per quanto riguarda l’amplificatore d’energia, avevo già letto qualcosa del prof.Battaglia, e proprio a proposito di Rubbia (e di certe sue probabili “bufale”) in cerca di finanziamenti per le sue invenzioni.
    Ciao.
    (ho linkato la vignetta di annozero sul mio post: perfettamente intonata)

    Commento di Marshall | 17/01/2009

  4. Ciao,
    non ho ne esperienza e ne cultura in merito alle cose che scrivi, ma mi piace leggerle e trovo che le scrivi in maniera egregia.
    Un saluto,
    Giuseppe – Esseno

    Commento di Giuseppe | 27/01/2009

  5. e come fanno deuterio e trizio a superare la barriera della repulsione elettrostatica ? 🙂

    se trovi la soluzione (facile), dimmelo, mettiamo su il reattore

    Commento di dizaon | 12/02/2009

  6. Dizaon
    credevo di averlo spiegato bene, ma evidentemente mi sono sbagliato,ci sono due possibilità una come accade nelle reazioni termonucleari del Sole elevatissima pressione e temperatura bassa(si fa per dire)15 milioni di gradi,l’altra pressioni basse e tempratura elevatissime 100 milioni di gradi.
    Teoricamente la seconda è possibile farla in laboratorio e per un tempo brevissimo funziona,ho provato a casa in cucina,ma non ha funzionato.eheheh

    Ci sono altre strade,o almeno si stanno tentando, per giungere alla fusione cmq i parametri sono quelli detti prima. Inoltre è stata tentata anche la fusione cosidetta fredda ovverosia per compressione,ma dopo pochi esperimenti i risultati sono stati deludenti.
    ciao
    sarc.

    Commento di sarcastycon | 12/02/2009

  7. basta una pentola a pressione e un po’ di palladio…:-)

    vabbé se vuoi approfondiamo la supersimmetria (ti consiglio Gordon Kane) così potremo approfondire queste nozioni approdando la realtà affascinante della materia, dell’antimateria…

    Commento di dizaon | 12/02/2009

  8. Dizaon
    sto esaminando un un esperimento di fusione per ultrasuoni,è una comunicazione del prof Cardone,la sperimentazione è tuttora in corso,ma i risultati dice lui sono già buoni.
    Io sono perplesso,dalla raeazione non esce un gamma che è uno e non produce materiale fissile, e quando spengi la macchina spengi tutto. Beh mi sembra troppo bello.
    Io te lo farei anche leggere se vuoi, non lo posso pubblicare qui,perche sono diverse pagine ed un file piuttosto pesante, se ti interessa trova il modo che te lo possa mandare

    La mia teoria è che se non esistesse la rottura della simmetria non esisterebbe questo universo….
    ciao
    sarc.

    Commento di sarcastycon | 12/02/2009

  9. mandami il file via mail, lo leggerò volentieri. La mia teoria è che è tutta colpa dell’antimateria.

    Commento di dizaon | 13/02/2009

  10. […] […]

    Pingback di Chiedo chiarimenti su questo tipo di fusione nucleare | 15/01/2013


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