La fusione nucleare raggiunge il punto di pareggio: una svolta nella produzione di energia

La fusione nucleare raggiunge il punto di pareggio: una svolta nella produzione di energia
Rappresentazione artistica del hohlraum colpito dai laser, che porta alla fusione della pallina di combustibile rotonda. (Lawrence Livermore National Laboratory)

L’era della fusione nucleare è arrivata. Dopo decenni di lavoro da parte di migliaia di scienziati, questo albero leggendario ha iniziato a dare i suoi frutti: è possibile avere una reazione di fusione sulla Terra che rilascia più energia di quella che viene inserita. La svolta, annunciata alla fine del 2022, è stata ora confermata. La fusione ha raggiunto il punto di pareggio. E non è tutto – una serie di articoli evidenziano anche che c’è molto su cui essere ottimisti.

La fusione nucleare avviene costantemente nelle stelle. Gli elementi più leggeri, di solito l’idrogeno, si fondono in quelli più pesanti. Questa reazione rilascia molta energia che alimenta le stelle. Una conseguenza cara a noi nel caso del Sole è che parte di quell’energia alimenta la vita sulla Terra. Da quando abbiamo capito come funziona la fusione nel secolo scorso, gli esseri umani si sono chiesti se possiamo controllarla e usarla per noi stessi. La risposta finora è stata “in qualche modo”.

In laboratorio, non possiamo riprodurre le condizioni che si trovano al centro delle stelle: le enormi pressioni e le alte temperature che spingono gli elementi a fondersi naturalmente, rilasciando energia. Per ottenere ciò in laboratorio, dobbiamo fornire temperature molto più elevate – e ciò richiede energia. Quindi l’obiettivo per un bel po’ è stato ottenere una reazione di fusione che produca più energia di quella necessaria per avviarsi, con diversi progetti che mirano a realizzare questo obiettivo.

Il primo a superare questa soglia è stato l’esperimento del National Ignition Facility (NIF). Questo approccio è noto come fusione inerziale. Potenti laser vengono inviati in una capsula (nota come hohlraum) che contiene una pallina con due tipi di idrogeno pesante. I laser interagiscono con il hohlraum, rilasciando una quantità incredibile di raggi X che colpiscono il combustibile, avviando il processo di fusione.

Il 5 dicembre 2022, il sistema ha rilasciato 3,1 MegaJoule di energia di fusione. Dato che l’impulso del laser richiedeva 2,05 MegaJoule, il sistema ha prodotto più del 150% dell’energia necessaria per avviarlo.

Aver superato il “pareggio scientifico” è veramente una svolta – ma non è sufficiente per una centrale elettrica su larga scala. La resa deve essere oltre 10 volte l’energia iniziale per avere senso. Per questo motivo, il team ha preso il tempo per studiare in dettaglio tutto ciò che è accaduto 14 mesi fa. Un evento intrigante è stato che la fusione ha portato a un riscaldamento del hohlraum a energie superiori a quelle che il laser avrebbe potuto fornire.

“In sintesi, abbiamo osservato per la prima volta un riscaldamento sostanziale dei hohlraum a guida indiretta da capsule di fusione brucianti, a livelli comparabili e superiori all’energia iniziale del laser NIF”, hanno scritto gli scienziati in uno dei cinque articoli presentati oggi.

La capacità di creare un plasma bruciante stabile potrebbe essere lo scenario che cambia il gioco per portare la fusione inerziale in una centrale elettrica reale.

Tre articoli pubblicati oggi, incluso quello citato sopra, sono pubblicati sulla rivista Physical Review Letters (qui, qui e qui). Gli altri due sono pubblicati sulla rivista Physical Review E (qui e qui).

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