Fusione nucleare

La fusione nucleare è la sfida del terzo millennio. E' una via pulita per produrre energia, senza rischio di esplosioni devastanti o irraggiamento da scorie radioattive ma semplicemente utilizzando il medesimo processo delle stelle e del Sole. Ogni attività umana produce inquinamento, tuttavia la fusione nucleare potrebbe consentire l'abbattimento di tutti i problemi emersi dall'esperienza della fissione nucleare (ovvero l'attuale processo mediante il quale si produce energia dal nucleare dal 1950).

International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER)
E' il progetto per realizzare la fusione promosso da Canada, UE, Giappone, Russia, Cina, Corea del Sud e USA. La costruzione durerà almeno dieci anni e produrrà energia a partire dal 2035. E' comunque prevedibile un certo ritardo, la fusione nucleare potrebbe diventare una realtà solo dalla metà di questo secolo. L'Iter è l'ultimo passo di una lunga serie di sperimentazioni scientifiche iniziata nei primi anni '90.

Vantaggi dei reattori a fusione:

il 90% delle scorie hanno una bassa radioattività che si esaurisce in soli cento anni. Si elimina quindi anche il problema sociale e politico dello stoccaggio.

n.b.g: l'attuale fissione nucleare produce scorie ad altissima radioattività che impiegano 100.000 anni e quindi un lungo periodo di tempo per esaurirsi.
producono un gas di scarico non radioattivo (l'elio)
non producono gas ad effetto serra che influiscono sul riscaldamento globale
non producono plutonio
il combustibile della fusione è estratto dall'acqua, una risorsa presente in qualsiasi paese del mondo.
si riducono le conseguenze di eventuali incidenti. In caso di perdita di controllo, il reattore a fusione tenderà a raffreddarsi arrestando spontaneamente il processo di fusione.

Nota: nel caso dell'attuale fissione nucleare le conseguenze sono drammatiche poichè le grandi quantità del combustibile uranio tendono a produrre calore in una reazione a catena incontrollata, provocando la fusione del nocciolo del reattore e la conseguente emissione nell'atmosfera di enormi quantità di radiazioni (es. Chernobyl).

Come funziona la fusione nucleare?
Il combustibile dei reattori a fusione è dato dal deuterio e dal litio, entrambi estratti dall'acqua e dal terreno. Es. 200 kg di litio e 100 kg di deuterio possono produrre 1000 MWh di potenza elettrica. Gli isotopi dell'idrogeno (deuterio, trizio, ecc.) sono posti sotto vuoto e riscaldati ad alte temperature fino a formare il "plasma" (nuclei separati dagli elettroni). Quest'ultimo viene poi riscaldato a sua volta da corrente elettrica per far sì che gli atomi di idrogeno si fondano rilasciando energia e atomi di elio.

Nella fusione nucleare due nuclei leggeri si fondono per ottenere nuclei pesanti, generando energia per difetto di massa (dopo la fusione la massa è sempre minore alla somma dei due nuclei, la parte di materia mancante si è trasformata in energia).

Perchè la fusione nucleare richiede altissime temperature per compiersi?
Due nuclei posti ad una distanza minima (millimiliardesimo di millimetro) tendono a fondersi sotto spinta della forza di gravità nucleare rilasciando energia. Il processo di fusione è però ostacolato da un'altra forza, quella elettrostatica. Questa forza è provocata dalla carica positiva dei protoni che li porta a respingersi. Per superare la barriera elettrostatica i nuclei devono essere portati ad uno stato di eccitazione raggiungibile solo ad altissime temperature (100 milioni di gradi), tali da spingere al movimento i nuclei e quindi a scontrarsi (ovvero a fondersi).

Il problema delle temperature elevate
Le alte temperature richieste dalla fusione pongono un problema concreto: nessun materiale può resistere a centinaia di milioni di gradi. Negli ultimi anni si è cercato di risolvere il problema creando dei campi magnetici tali da distanziare il plasma dalle pareti metalliche.

Il problema dell'energia per avviare la fusione
L'energia necessaria per provocare la fusione nucleare è pertanto elevata. Nei primi esperimenti l'energia prodotta non ha compensato quella necessaria per produrla. Un problema di non poco conto che gli scienziati devono cercare di superare per consentire una concreta applicazione industriale della fusione nucleare.

Per queste ragioni, la fusione nucleare può considerarsi come la sfida del terzo millenio.

< Fonti e bibliografia >