Progetti innovativi che utilizzano superconduttori moderni consentiranno presto una fusione termonucleare controllata, affermano alcuni ottimisti. Gli esperti, tuttavia, prevedono che l'applicazione pratica richiederà diversi decenni.
Perché è così difficile?
L'energia da fusione è considerata una potenziale fonte di energia per il futuro. Questa è la pura energia dell'atomo. Ma cos'è e perché è così difficile da raggiungere? Per cominciare, dobbiamo capire la differenza tra la fissione nucleare classica e la fusione termonucleare.
La fissione dell'atomo avviene quando gli isotopi radioattivi - uranio o plutonio - vengono fissili e trasformati in altri isotopi altamente radioattivi, che poi devono essere seppelliti o riciclati.
La reazione di fusione consiste nel fatto che due isotopi dell'idrogeno - deuterio e trizio - si fondono in un unico insieme, formando elio non tossico e un singolo neutrone, senza produrre scorie radioattive.
Problema di controllo
Reazioni chesi verificano al Sole o in una bomba all'idrogeno - questa è una fusione termonucleare e gli ingegneri devono affrontare un compito arduo - come controllare questo processo in una centrale elettrica?
Questo è qualcosa su cui gli scienziati hanno lavorato dagli anni '60. Un altro reattore a fusione sperimentale chiamato Wendelstein 7-X è entrato in funzione nella città di Greifswald, nella Germania settentrionale. Non è ancora progettato per creare una reazione: è solo un design speciale che viene testato (uno stellarator invece di un tokamak).
Plasma ad alta energia
Tutte le installazioni termonucleari hanno una caratteristica comune: una forma anulare. Si basa sull'idea di utilizzare potenti elettromagneti per creare un forte campo elettromagnetico a forma di toro: un tubo di bicicletta gonfiato.
Questo campo elettromagnetico deve essere così denso che quando viene riscaldato in un forno a microonde a un milione di gradi Celsius, un plasma deve apparire proprio al centro dell'anello. Viene quindi acceso in modo che la fusione possa iniziare.
Dimostrazione di possibilità
In Europa sono attualmente in corso due di questi esperimenti. Uno di questi è il Wendelstein 7-X, che ha recentemente generato il suo primo plasma di elio. L' altro è ITER, un enorme impianto sperimentale di fusione nel sud della Francia che è ancora in costruzione e sarà pronto per entrare in funzione nel 2023.
Si presume che le vere reazioni nucleari si verificheranno a ITER, tuttavia, solo inper un breve periodo di tempo e sicuramente non superiore a 60 minuti. Questo reattore è solo uno dei tanti passi verso la realizzazione della fusione nucleare.
Reattore a fusione: più piccolo e più potente
Di recente, diversi designer hanno annunciato un nuovo design del reattore. Secondo un gruppo di studenti del Massachusetts Institute of Technology, nonché rappresentanti della compagnia di armi Lockheed Martin, la fusione può essere effettuata in strutture molto più potenti e più piccole di ITER, e sono pronte a farlo entro dieci anni.
L'idea del nuovo design è quella di utilizzare moderni superconduttori ad alta temperatura negli elettromagneti, che mostrano le loro proprietà se raffreddati con azoto liquido, piuttosto che quelli convenzionali, che richiedono elio liquido. Una nuova tecnologia più flessibile consentirà una riprogettazione completa del reattore.
Klaus Hesch, responsabile della tecnologia di fusione nucleare presso il Karlsruhe Institute of Technology nel sud-ovest della Germania, è scettico. Supporta l'uso di nuovi superconduttori ad alta temperatura per nuovi progetti di reattori. Ma, secondo lui, sviluppare qualcosa al computer, tenendo conto delle leggi della fisica, non basta. È necessario prendere in considerazione le sfide che sorgono quando si mette in pratica un'idea.
Fantascienza
Secondo Hesh, il modello studentesco del MIT mostra solo la possibilità di un progetto. Ma in re altà è molta fantascienza. Progettosuggerisce che i gravi problemi tecnici della fusione sono stati risolti. Ma la scienza moderna non ha idea di come risolverli.
Uno di questi problemi è l'idea delle bobine pieghevoli. Gli elettromagneti possono essere smontati per entrare nell'anello che contiene il plasma nel modello di progettazione MIT.
Questo sarebbe molto utile perché si potrebbe accedere agli oggetti nel sistema interno e sostituirli. Ma in re altà i superconduttori sono fatti di materiale ceramico. Centinaia di loro devono essere intrecciati in modo sofisticato per formare il campo magnetico corretto. E qui ci sono difficoltà più fondamentali: le connessioni tra loro non sono così semplici come le connessioni dei cavi di rame. Nessuno ha ancora pensato a concetti che potrebbero aiutare a risolvere tali problemi.
Troppo caldo
Anche le alte temperature sono un problema. Al centro del plasma di fusione, la temperatura raggiungerà circa 150 milioni di gradi Celsius. Questo calore estremo rimane al suo posto, proprio al centro del gas ionizzato. Ma anche intorno fa ancora molto caldo - da 500 a 700 gradi nella zona del reattore, che è lo strato interno di un tubo metallico in cui il trizio necessario per la fusione nucleare si "riprodurrà"
Il reattore a fusione ha un problema ancora più grande: il cosiddetto rilascio di energia. Questa è la parte del sistema che riceve il combustibile utilizzato, principalmente elio, dal processo di fusione. Primoi componenti metallici in cui entra il gas caldo sono detti "deviatori". Può riscaldarsi fino a oltre 2000°C.
Problema deviatore
Affinché l'impianto resista a queste temperature, gli ingegneri stanno cercando di utilizzare il metallo tungsteno utilizzato nelle lampadine a incandescenza vecchio stile. Il punto di fusione del tungsteno è di circa 3000 gradi. Ma ci sono anche altre limitazioni.
In ITER, questo può essere fatto, perché il riscaldamento al suo interno non avviene costantemente. Si presume che il reattore funzionerà solo l'1-3% delle volte. Ma questa non è un'opzione per una centrale elettrica che deve funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7. E, se qualcuno afferma di essere in grado di costruire un reattore più piccolo con la stessa potenza di ITER, è sicuro dire che non ha una soluzione al problema del deviatore.
Centrale tra pochi decenni
Tuttavia, gli scienziati sono ottimisti sullo sviluppo dei reattori termonucleari, tuttavia, non sarà così veloce come prevedono alcuni entusiasti.
ITER dovrebbe dimostrare che la fusione controllata può effettivamente produrre più energia di quella che verrebbe spesa per riscaldare il plasma. Il prossimo passo è costruire una nuovissima centrale elettrica ibrida dimostrativa che genera effettivamente elettricità.
Gli ingegneri stanno già lavorando al suo design. Dovranno imparare da ITER, il cui lancio è previsto nel 2023. Considerando il tempo necessario per la progettazione, la pianificazione e la costruzione, sembraè improbabile che la prima centrale a fusione venga avviata molto prima della metà del 21° secolo.
Rossi Fusione Fredda
Nel 2014, un test indipendente del reattore E-Cat ha concluso che il dispositivo ha prodotto una media di 2.800 watt di potenza in un periodo di 32 giorni con un consumo di 900 watt. Questo è più di quanto qualsiasi reazione chimica sia in grado di isolare. Il risultato parla o di una svolta nella fusione termonucleare o di una vera e propria frode. Il rapporto ha deluso gli scettici, che dubitano che il test fosse veramente indipendente e suggeriscono una possibile falsificazione dei risultati del test. Altri sono stati impegnati a capire gli "ingredienti segreti" che consentono alla fusione di Rossi di replicare la tecnologia.
Rossi è un truffatore?
Andrea è imponente. Pubblica proclami al mondo in un inglese unico nella sezione commenti del suo sito web, chiamato pretenziosamente Journal of Nuclear Physics. Ma i suoi precedenti tentativi falliti includevano un progetto italiano di termovalorizzazione e un generatore termoelettrico. Petroldragon, progetto di termovalorizzazione, è fallito anche perché lo scarico illegale di rifiuti è controllato dalla criminalità organizzata italiana, che ha sporto denuncia penale nei suoi confronti per violazione delle norme sulla gestione dei rifiuti. Ha anche creato un dispositivo termoelettrico per il Corpo degli ingegneri dell'esercito degli Stati Uniti, ma durante i test, il gadget ha prodotto solo una frazione della potenza dichiarata.
Molti non si fidano di Rossi e il caporedattore del New Energy Times lo ha definito senza mezzi termini un criminale con una serie di progetti energetici falliti alle spalle.
Verifica indipendente
Rossi ha firmato un contratto con la società americana Industrial Heat per condurre un test segreto della durata di un anno di un impianto di fusione fredda da 1 MW. Il dispositivo era un container pieno di dozzine di E-Cat. L'esperimento doveva essere controllato da una terza parte che potesse confermare che la generazione di calore stava effettivamente avvenendo. Rossi afferma di aver trascorso gran parte dell'ultimo anno praticamente vivendo in un container e supervisionando le operazioni per più di 16 ore al giorno per dimostrare la fattibilità commerciale dell'E-Cat.
Il test è terminato a marzo. I sostenitori di Rossi hanno atteso con impazienza il resoconto degli osservatori, sperando in un'assoluzione per il loro eroe. Ma alla fine hanno fatto causa.
Contenzioso
In un deposito del tribunale della Florida, Rossi afferma che il test ha avuto successo e un arbitro indipendente ha confermato che il reattore E-Cat produce sei volte più energia di quella che consuma. Ha anche affermato che Industrial Heat aveva accettato di pagargli $ 100 milioni - $ 11,5 milioni in anticipo dopo il processo di 24 ore (apparentemente per i diritti di licenza in modo che la società potesse vendere la tecnologia negli Stati Uniti) e altri $ 89 milioni dopo il completamento con successo dell'estensione prova entro 350 giorni. Rossi ha accusato IH di gestire uno "schema fraudolento"il cui scopo era quello di rubare la sua proprietà intellettuale. Ha anche accusato l'azienda di appropriazione indebita di reattori E-Cat, di aver copiato illegalmente tecnologie e prodotti innovativi, funzionalità e design e di aver abusato di un brevetto sulla sua proprietà intellettuale.
Miniera d'oro
Altrove, Rossi afferma che in una delle sue dimostrazioni, IH ha ricevuto $ 50-60 milioni da investitori e altri $ 200 milioni dalla Cina dopo una replica che ha coinvolto alti funzionari cinesi. Se questo è vero, la posta in gioco è molto più di cento milioni di dollari. Industrial Heat ha respinto queste affermazioni come infondate e si difenderà attivamente. Ancora più importante, afferma di aver "lavorato per oltre tre anni per confermare i risultati che Rossi avrebbe ottenuto con la sua tecnologia E-Cat, senza successo".
IH non crede nell'E-Cat e il New Energy Times non vede alcun motivo per dubitarne. Nel giugno 2011, un rappresentante della pubblicazione ha visitato l'Italia, ha intervistato Rossi e filmato una dimostrazione del suo E-Cat. Il giorno dopo, ha riferito le sue serie preoccupazioni sul metodo di misurazione della potenza termica. Dopo 6 giorni, il giornalista ha pubblicato il suo video su YouTube. Esperti di tutto il mondo gli hanno inviato analisi, che sono state pubblicate a luglio. È diventato chiaro che si trattava di una bufala.
Conferma sperimentale
Tuttavia, un certo numero di ricercatori - Alexander Parkhomov della Peoples' Friendship University of Russia e il Martin Fleishman Memorial Project (MFPM) -riuscì a riprodurre la fusione termonucleare fredda della Russia. Il rapporto MFPM era intitolato "La fine dell'era del carbonio è vicina". La ragione di tale ammirazione è stata la scoperta di un'esplosione di radiazioni gamma, che non può essere spiegata altrimenti che da una reazione termonucleare. Secondo i ricercatori, Rossi ha esattamente quello che dice.
Una valida ricetta aperta per la fusione fredda potrebbe innescare una corsa all'oro energetica. È possibile trovare metodi alternativi per aggirare i brevetti di Rossi e tenerlo fuori dal business energetico multimiliardario.
Quindi forse Rossi preferirebbe evitare questa conferma.
