Galileo Giornale di scienza e problemi globali

Un passo verso Iter

Il sogno di un energia pulita e infinita ha un nome: Iter. Si tratta del prototipo di reattore che produrrà energia attraverso la fusione nucleare. Ma per il prototipo, che costerà 5 miliardi di euro, bisognerà aspettare quasi mezzo secolo. E nel frattempo diversi ricercatori hanno messo in dubbio le sue possibilità di successo. Ad ogni modo, è già in preparazione un “preprototipo”, che entrerà in funzione nel giro di una decina di anni. Si chiama Jet (Joint European Torus). Il suo sviluppo verrà coordinato dal fisico dell’Enea Francesco Romanelli, che finora aveva guidato un esperimento simile a Frascati.

Abbiamo chiesto a Romanelli di spiegarci che cosa è Jet, e di rispondere alle critiche sulla fusione.Dottor Romanelli, che cosa è Jet e qual è la sua relazione con Iter?“Jet è il più grande esperimento al mondo di fusione nucleare. E l’unico che utilizza lo stesso carburante che alimenterà Iter, ovvero una miscela di deuterio e trizio. Per questo motivo, è la macchina meglio posizionata per mettere a punto il regime del plasma (lo stato della materia nel quale si trova il carburante, ndr) nel quale opererà Iter.

Riducendo le perdite di calore, Jet dovrebbe riuscire in una decina di anni a produrre una quantità di energia circa uguale a quella spesa per mantenerlo in funzione. Iter, invece, arriverà a un fattore di amplificazione uguale a dieci. Inoltre, Jet formerà il personale che poi passerà a gestire Iter. "Nel numero di febbraio di Physics Today, l’esperto di fisica dei plasmi David Montgomery ha affermato che manca un quadro matematico coerente della fusione nucleare. Questo potrebbe compromettere la sua applicabilità?“Montgomery si riferisce al fatto che non esiste una teoria quantitativa della turbolenza nel plasma. Si potrebbe rispondere che gli aerei hanno cominciato a volare ben prima che esistesse una teoria della turbolenza dell’aria.

Effettivamente, non siamo in grado di prevedere quantitativamente tutto il comportamento d’equilibrio del plasma. Però, abbiamo anche una serie di metodi e leggi di scala empirici che ci consentono di prevedere il confinamento del plasma. E modelli matematici che descrivono il plasma a regime di bassa turbolenza. Queste sono già state applicate in altri esperimenti e Jet servirà per affinarle.”Diversi esperti obiettano che i costi di un reattore a fusione saranno assolutamente proibitivi. “Si stima che le riserve di deuterio e litio (dal quale si estrae il trizio), saranno disponibili per circa 15 milioni di anni. E che il costo dell’energia della fusione oscillerà fra i 5 e i 12 centesimi al kilowattora. Jet e Iter sono progetti di ricerca e sviluppo. I fattori che entrano in gioco sono numerosi ed è impossibile fare previsioni dettagliate. Comunque è possibile che fra 35 anni ci sia già un prototipo di reattore”.

Il premio nobel Carlo Rubbia ha dichiarato a Il Sole 24 Ore che “un reattore a fusione produrrebbe una quantità di radioattività appena inferiore a quella di un reattore a fissione ordinario della stessa potenza”. La differenza fra fusione e fissione non sarebbe poi cosí grande. “La fissione produce scorie a vita breve, che si disattivano in poche centinaia di anni, e scorie a vita lunga, che sono pericolose per decine di migliaia di anni. Le prime vengono dalle porzioni del reattore attivate dalle reazioni. Mentre le seconde vengono dai frammenti della fissione. Nel caso della fusione, ci sarebbero solo scorie del primo tipo. I pezzi del reattore attivati sarebbero assolutamente innocui dopo un centinaio di anni al massimo”.

Un altro premio Nobel, Masatoshi Koshiba, ha detto che “volgiamo mettere il sole in un scatola, ma non sappiamo fabbricare la scatola”. Infatti, i neutroni prodotti dalla fusione sarebbero talmente energetici che non esisterebbe un materiale abbastanza resistente per costruire il reattore.“La reazione che produce energia consiste nella fusione di deuterio e trizio. Questi producono elio (che è il gas con cui si gonfiano i palloncini) e un neutrone altamente energetico. Effettivamente, l’interazione di questo neutrone con le pareti del reattore è un problema, perché le danneggia.

Ad ogni modo, nella peggiore delle ipotesi bisognerà cambiare frequentemente il materiale del reattore. Lo sviluppo di materiali resistenti è una parte fondamentale dei progetti di fusione. Fra qualche giorno dovrebbe essere firmato un accordo fra Europa e Giappone per sviluppare Ifmif (“International Fusion Material Irradiation Facility”). Si tratta di una sorgente di neutroni energetici che servirà per irraggiare materiali sperimentali e svilupparne di nuovi proprio per Iter.

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  Lo “stress” è legato alle fantasie sul futuro: anche se in un dato momento proviamo un grande disagio, non ci sentiamo molto stressati a meno di non immaginare che il disagio si protrarrà nel tempo. Tre milioni di anni fa, i nostri antenati erano in competizione con altri animali selvatici nella savana africana. Essi sopravvissero perché ereditarono una risposta di “combattimento o fuga” che li aiutava ad affrontare l’emergenza con azioni tempestive in caso di minaccia, e perché svilupparono la capacità di pensare al passato, immaginare il futuro e pianificare azioni di conseguenza. Mentre questi sistemi, presi singolarmente, contribuivano in maniera efficace al miglioramento della sopravvivenza, operando insieme sono diventati una fonte di stress continuo. Fortunatamente molte culture umane hanno finito col trovare dei modi per allenare la mente a sospendere questa costante pianificazione della sopravvivenza, astrarsi dal flusso di pensieri e assaporare il momento presente. Questa conferenza esplorerà i modi in cui la scienza moderna sta adattando queste tecniche antiche per alleviare lo stress del mondo moderno.

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