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Energia di fusione
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La scienza su cui si basa la fusione

Fisica

Per produrre la fusione occorre riscaldare gli isotopi di idrogeno (deuterio e trizio) a temperature molto alte e il plasma di idrogeno così ottenuto deve essere contenuto mediante potenti campi magnetici. Le apparecchiature che finora sono meglio riuscite ad ottenere questo risultato sono i cosiddetti tokamak (vocabolo russo indicante una camera magnetica toroidale).

Da quando è entrato in funzione, nel 1983, il tokamak JET si è affermato come il dispositivo sperimentale di maggior rilievo mondiale. Il risultato culminante si è avuto con gli esperimenti che hanno prodotto energia di fusione con potenze che hanno raggiunto i 16 MW per alcuni secondi. Insieme con altri impianti in Europa e nel mondo, il JET sta definendo i parametri operativi e sta perfezionando la configurazione di una gamma tokamak di future centrali elettriche a fusione.

Tecnologia

Per contenere il plasma a 150 milioni di gradi Celsius necessario per produrre l'energia di fusione occorrono alcuni componenti fondamentali ad alto contenuto tecnologico - come le bobine superconduttrici con cui vengono generati i campi elettromagnetici di grande intensità. I componenti fondamentali sono stati progettati e collaudati, e sono pronti a entrare in produzione nella fase successiva della produzione di energia di fusione, che è denominata ITER.

Tra gli altri sistemi necessari per il funzionamento continuo dei reattori a fusione vi sono impianti destinati ad estrarre le “scorie” di elio e le impurità dal plasma del reattore. Per la regolazione sicura e precisa del reattore, occorrono anche sistemi di rifornimento e sistemi stabili di diagnosi e regolazione.

Il futuro reattore dimostrativo capace di generare elettricità (DEMO) richiede la messa a punto del breeding blanket e di materiali specifici: 

  • La funzione del breeding blanket, che avvolgerà la camera di combustione di un futuro reattore a fusione, consiste nel generare il trizio mediante la reazione dei neutroni di fusione con i composti di litio. Il trizio può essere immesso direttamente nel reattore, eliminando così le operazioni di trasporto di materiale radioattivo. Nell'ambito di ITER saranno sperimentati i moduli di implementazione del breeding blanket.
  • Occorrono materiali a basso livello di attivazione e resistenti alle radiazioni per produrre i componenti interni dei futuri reattori. Per qualificare questi materiali occorre anche un'apposita fonte di neutroni, come la International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF), che è attualmente allo studio in seno all'Agenzia internazionale dell'energia (IEA).
 

Soluzione sicura e socialmente accettabile

Parallelamente agli aspetti tecnici di questa ricerca, una serie di studi a tutto campo dedicati alla sicurezza e agli aspetti socioeconomici ha esaminato approfonditamente l'impatto dell'energia di fusione. Da questi lavori si può dedurre che le future centrali elettriche a fusione avranno un funzionamento sicuro e non creeranno gravi rischi per la popolazione né costituiranno un significativo onere ambientale a lungo termine.

Considerate le iniziative positive portate avanti finora per ridurre le emissioni di gas a effetto serra, le centrali elettriche a fusione potrebbero essere introdotte entro la metà del secolo e potrebbero raggiungere una quota significativa della produzione di elettricità nel corso della seconda metà. I costi esterni (come quelli ambientali) della produzione di energia di fusione sono bassi e reggono bene il confronto con i costi esterni stimati per altre tecnologie rinnovabili.

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Bobina superconduttrice
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