Il vocabolario tecnico della fusione nucleare

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. Di seguito il vocabolario tecnico per orientarsi nella nuova scoperta.

FUSIONE NUCLEARE CONTROLLATA. La reazione consiste nel fondere due nuclei in un nucleo di massa maggiore, con un importante rilascio di energia. Nella fusione nucleare controllata vengono fusi in un reattore i nuclei di due isotopi dell’idrogeno (deuterio e trizio), ogni reazione produce un nucleo di elio e un neutrone. Una centrale elettrica a fusione nucleare, a differenza di una centrale a fissione, non produrrebbe scorie radioattive a lungo tempo di decadimento, sarebbe inoltre un processo sicuro, in grado di auto-spegnersi in caso di anomalie, e una fonte di energia senza emissioni di CO2.

DEUTERIO E TRIZIO. Sono due isotopi dell’idrogeno, e sono il combustibile per i reattori a fusione nucleare controllata. Il trizio è il terzo isotopo dell’idrogeno, il suo nucleo è composto da un protone e due neutroni. Il nucleo del deuterio è invece composto da un protone e un neutrone. Il deuterio di ottiene a partire dall’acqua, il trizio, invece, può essere auto-generato dalla centrale a fusione.

PLASMA. Definito come il ‘quarto stato della materia’, il plasma si ottiene a temperature di milioni di gradi. In queste condizioni, gli elettroni vengono separati dai nuclei generando un gas ionizzato. In questo stato possono avvenire reazioni di fusione nucleare.

TOKAMAK. Macchina formata da una camera di forma toroidale (a ‘ciambella’) nel quale il plasma viene contenuto grazie a campi magnetici ad alta intensità capaci di ‘strizzare’ la materia e produrre reazioni di fusione nucleare. La configurazione del tokamak è stata sviluppata fra gli anni ’50 e gli anni ’60 dai fisici sovietici Igor Tamm e Andrej Sacharov.

JET, ITER, DEMO, E I NUOVI INVESTIMENTI PRIVATI. Sono i progetti che segnano le tappe della ricerca scientifica e tecnologica verso lo sviluppo futuro di una centrale a fusione nucleare. JET (Joint European Torus), progetto iniziato negli anni ’70 e costruito in Inghilterra, è al momento il più grande reattore tokamak in funzione, viene utilizzato in particolare per gli esperimenti preparatori a ITER. L’obiettivo di ITER, reattore in costruzione in Francia da un consorzio internazionale che comprende anche l’Unione Europea, sarà invece dimostrare che è possibile produrre energia termica superando il breakeven con l’energia immessa per far funzionare il sistema (i test finali sono previsti per la seconda metà degli anni ‘30 e dovranno portare a generare una potenza di 500 MW per decine di minuti). DEMO sarà un reattore a fusione dimostrativo, e sarà il predecessore di centrali termonucleari per usi commerciali. Oltre agli investimenti delle organizzazioni internazionali, l’ingresso di importanti capitali privati stanno portando allo sviluppo di diversi progetti paralleli, rinnovando interesse e attenzione sul tema e verosimilmente accelerando le tempistiche dello sviluppo scientifico e tecnologico.

I PROTAGONISTI DELLA SPETTROSCOPIA DI RAGGI GAMMA. La nuova tecnica di misurazione della potenza del reattore è stata sviluppata da una collaborazione tra l’Università degli Studi di Milano-Bicocca e l’Istituto per la Scienza e la Tecnologia dei Plasmi del CNR. Il professor Giuseppe Gorini ha coordinato il gruppo di ricerca a Milano-Bicocca, il coordinatore del gruppo di ricerca del CNR è Marco Tardocchi. GEA ha intervistato il professor Giuseppe Gorini, direttore del dipartimento di fisica dell’università di Milano-Bicocca e il professor Massimo Nocente, fisico sperimentale dell’università di Milano-Bicocca.