Diverse tecniche per la fusione nucleare sono in attesa di una svolta con idee radicalmente nuove o concetti migliori

Pubblicato originariamente in "Physics of Plasma", la Max Planck Society ha riassunto in modo breve e conciso lo stato attuale dei vari sistemi di fusione nucleare. Sicuramente il più interessante in questo contesto è il cosiddetto prodotto triplo, che rappresenta la densità dei nuclei atomici disponibili, la loro temperatura e la durata di uno stato stabile come moltiplicazione di questi valori.

Se il risultato è abbastanza alto, la soglia per un bilancio energetico positivo viene superata dalla rispettiva tecnologia. Ciò significa che esce più energia di quella immessa. Questo è esattamente ciò che è stato raggiunto per la prima volta con la fusione laser nel 2021. La struttura di ricerca statunitense "National Ignition Facility" ha sparato luce laser su sfere di metallo.

I raggi X innescati in questo modo riscaldano l'idrogeno all'interno fino alla temperatura richiesta. Allo stesso tempo, la pressione nel sistema chiuso aumenta notevolmente, accelerando la fusione nucleare. Alla fine, l'energia termica supera l'energia laser richiesta.

In una fase successiva, la sfera può anche essere sparata direttamente fino a farla implodere, ma senza raggi X aggiuntivi. Tuttavia, questo non funziona ancora in modo molto affidabile. E purtroppo, è necessario inserire ogni volta una nuova sfera. Il funzionamento continuo, che sarebbe necessario per una centrale elettrica, non può essere realizzato con questo metodo.

Il bilancio energetico incontra la realtà

In teoria, tuttavia, un tokamak - un gigantesco elettromagnete con plasma che circola all'interno, riscaldato fino alla temperatura per mezzo di radiazioni esterne e riscaldamento interno - è capace proprio di questo funzionamento continuo. Tuttavia, il fabbisogno energetico è così enorme che nemmeno ITER, il primo reattore a fusione nucleare completamente funzionale ancora in costruzione, potrebbe generare elettricità - al contrario.

Tuttavia, la tecnologia è matura, è stata studiata per decenni ed è adatta per una centrale elettrica commerciale, se mai si raggiungesse il surplus energetico. Ciò non significa che un altro concetto non possa superare le idee collaudate. Ad esempio, ci sono progetti per generare una pressione aggiuntiva in un tokamak. Questo ridurrebbe in modo significativo la temperatura richiesta, il che significa che questo principio è almeno in vista della fattibilità. Il prodotto triplo corrisponde a quello del tokamak JT-60U di Naka, in Giappone. Ciò significa che è necessaria un'energia dieci volte superiore a quella che può essere prodotta.

Altre idee mirano a utilizzare l'energia d'impatto per provocare un aumento improvviso della pressione e della temperatura. "First Light Fusion", uno spin-off dell'Università di Oxford, sta sparando una capsula riempita di idrogeno. Le onde d'urto innescate sono destinate a generare la pressione necessaria per creare condizioni migliori per la fusione nucleare. Tuttavia, qui è chiara solo l'idea di base, mentre l'attuazione rimane nebulosa.

Nelle aziende TAE ed Helion, due pacchetti già convertiti in plasma vengono sparati in un campo magnetico alla massima velocità e si scontrano direttamente l'uno con l'altro. Tuttavia, finora è necessario immettere in questo sistema un'energia mille volte superiore a quella che si ottiene in cambio.

Condizioni come quelle del nucleo del sole: ci sono molte idee e la ricerca continuerà, poiché l'obiettivo ancora lontano è troppo allettante.