A Milano passo avanti verso fusione nucleare: nuova tecnica per monitoraggio potenza

La fusione nucleare controllata promette un futuro a energia pulita disponibile per generazioni. Ora, a Milano, i ricercatori e le ricercatrici dell’università di Milano-Bicocca con l’istituto per la scienza e la tecnologia dei plasmi del CNR, hanno sviluppato una nuova tecnica per il monitoraggio della potenza prodotta dalle reazioni di fusione nucleare controllata, basata sull’osservazione e sulla misurazione della ‘luce dei nuclei’, cioè i raggi gamma emessi dal reattore. “Stiamo verificando gli ultimi dettagli” spiega Giuseppe Gorini, fisico sperimentale e direttore del dipartimento di Fisica all’università degli Studi di Milano-Bicocca, intervistato da GEA, “ma abbiamo dimostrato che questa tecnica può essere utilizzata per monitorare la potenza emessa da qualunque plasma con miscela deuterio-trizio”. Un passo fondamentale nel lungo percorso che dovrebbe portarci al traguardo della prima centrale elettrica dimostrativa a fusione nucleare dopo il 2050.

COSA E’ LA FUSIONE NUCLEARE. La fusione nucleare è il processo che alimenta le stelle e fornisce energia all’universo. In una stella la forza di gravità dovuta alla sua enorme massa comprime la materia al punto che, al suo interno, i nuclei si fondono, liberando una grandissima quantità di energia. Per riprodurre lo stesso processo in maniera controllata vengono immessi in un reattore atomi di deuterio e trizio, due isotopi dell’idrogeno. Nei reattori attualmente in sperimentazione (prendono il nome di tokamak), la forza di gravità è sostituita da campi magnetici ad altissima intensità e che ‘strizzano’ la materia fino a raggiungere la temperatura di circa 150 milioni di gradi. A queste temperature deuterio e trizio si fondono, producendo energia. Si stima che il processo di fusione possa fornire energia sulla Terra per centinaia di migliaia di anni, senza emissione di anidride carbonica, in modo sicuro e senza produrre le scorie a lungo tempo di decadimento della ‘sorella’, e più nota, fissione nucleare.

LA ROADMAP VERSO LA PRIMA CENTRALE A FUSIONE. Il più grande laboratorio mondiale sulla fusione nucleare è ITER, attualmente in costruzione in Francia da parte di un consorzio internazionale a cui partecipa anche l’Unione Europea. Tra qualche anno, ITER inizierà la sua fase di sperimentazione. L’obiettivo, atteso dopo il 2035, è di dimostrare che dalla fusione nucleare si può ottenere più energia rispetto a quella necessaria per mantenere la materia alle alte temperature richieste. Dopo ITER, è prevista la costruzione di DEMO, un prototipo di centrale elettrica a fusione, per poi arrivare alla prima centrale a fusione nucleare con produzione netta di energia elettrica. Attualmente il più grande reattore tokamak in funzione è il JET (Joint European Torus), in Inghilterra, dove dal 1983 avvengono oggi le principali sperimentazioni. Più recentemente, l’ingresso di importanti investitori privati nel campo di ricerca della fusione nucleare ha portato a prevedere una possibile accelerazione negli sviluppi scientifici e tecnologici.

LA NUOVA TECNICA DI MISURAZIONE SVILUPPATA A MILANO. Un parametro fondamentale per arrivare ad avere una centrale termonucleare a fusione è la misurazione della potenza del reattore. La tecnica principale si basa sulla misurazione dei neutroni emessi dal processo di fusione. Per avviare, però, un reattore di grande portata come ITER, e in generale un reattore capace di generare l’energia sufficiente ad alimentare una o più città, è richiesto un secondo metodo indipendente di misurazione. I ricercatori e le ricercatrici dell’università di Milano-Bicocca e dell’istituto per la scienza e la tecnologia dei plasmi del CNR, hanno messo a punto una tecnica che consente di monitorare la potenza prodotta riconoscendo il colore emesso dalla ‘luce dei nuclei’ e riuscendo a stabilirne la brillantezza. La tecnica (spettroscopia di raggi gamma ad alta energia) si basa sulla misurazione dei raggi gamma, emessi durante il processo di fusione una volta ogni 100mila neutroni. Riuscendo a contarli è possibile risalire alla potenza emessa dal reattore. Qui un vocabolario tecnico per orientarsi nella nuova scoperta.