La fusione nucleare potrebbe diventare realtà

Negli ultimi decenni, la fusione nucleare è sempre parsa un miraggio: un metodo pulito e potente capace di produrre grandi quantità di energia partendo da pochissimi elementi. Quasi troppo bello per diventare realtà. Eppure, pochi giorni fa ha fatto molto clamore l’annuncio della società tedesca Gauss Fusion, che si è detta pronta a presentare i progetti per la costruzione della prima centrale a fusione commerciale. Entro la metà degli anni Quaranta, la centrale da 1 GW fornirà energia alla popolazione. 

Se l’impresa andrà a buon fine, potrà essere il primo progetto di fusione nucleare a produrre energia e immetterlo nel sistema, dopo decenni di ricerca pubblica e privata. «Direi che è proprio grazie a ciò che è stato fatto nel settore pubblico che oggi le aziende private possono entrare in gioco. Non avrebbero mai potuto farlo prima. Per noi, questo è l’obiettivo finale: trasformare la fusione in una realtà concreta», commenta Yves Martin, Deputy to the Director dello Swiss Plasma Center al Politecnico Federale di Losanna (EPFL).

Attualmente ci sono circa 40-50 progetti sparsi per il mondo volti a produrre energia attraverso la fusione nucleare, molti dei quali con ambizioni ancora più alte di Gauss, ovvero con tempistiche previste ancora più brevi. «Alcuni sono molto seri, altre meno. Gauss Fusion è sicuramente tra i progetti più solidi e seri». Il principale concorrente del progetto europeo è uno statunitense, chiamato ARC della società Commonwealth Fusion Systems, che prevede di avviare la fase pilota verso la prima metà degli anni Trenta, cioè tra meno di dieci anni. 

La fusione nucleare è un processo nel quale due atomi si uniscono e, secondo la nota formula di Einstein E = mc², producono energia. Generalmente si immette idrogeno e lo si trasforma in elio. In pratica, però, è un processo molto difficile da attivare in modo controllato e sostenuto. La miscela di gas deve infatti essere riscaldata fino a circa 150 milioni di gradi, dieci volte la temperatura del nucleo del Sole. «Non è semplice mantenere la materia a una temperatura così elevata senza danneggiare le pareti del contenitore – spiega Yves Martin – Tuttavia, la natura ci viene in aiuto: appena si riscalda un gas, esso diventa un plasma, cioè uno stato della materia in cui le particelle sono cariche elettricamente. Queste particelle cariche possono essere controllate tramite campi magnetici». Le particelle restano così intrappolate in una sorta di gabbia magnetica che confina il plasma, impedendogli di toccare le pareti e permettendo di riscaldarlo ulteriormente. 

Il passo successivo è rendere questo processo sufficientemente efficiente da produrre più energia di quanta ne venga immessa. «Serve una macchina capace di trattenere bene l’energia e per questo bisogna costruirla abbastanza grande, un po’ come con l’isolamento termico di una casa: più è spesso l’isolamento, meno energia serve per mantenere la temperatura. Allo stesso modo, più grande è la macchina, meno potenza serve per mantenere la temperatura del plasma».

Proprio per questo, l’Europa – e con essa anche la Svizzera, che per ora conta su un reattore sperimentale di medie dimensioni a Losanna – ha allestito il consorzio Eurofusion per la costruzione di reattori sempre più grandi. Attualmente i ricercatori stanno costruendo ITER (acronimo di International Thermonuclear Experimental Reactor, reattore termonucleare sperimentale internazionale), un massiccio reattore situato nel sud della Francia, concepito per partecipare alla serrata competizione internazionale per essere i primi a produrre energia tramite fusione nucleare.

Fino a oggi, infatti, gli scienziati sono riusciti a ottenere la fusione nucleare nei vari reattori sperimentali, tra cui uno situato proprio a Losanna, senza avere alcun guadagno energetico netto tra l’energia fornita e quella prodotta. Il primo plasma di ITER è previsto per il 2034, l’avvio operativo con il combustibile per il 2039 e le attività a pieno regime raggiunto nel 2041, con un guadagno energetico di dieci volte – cioè il reattore fornirà dieci volte l’energia immessa per produrre le reazioni nucleari.

Il passo successivo, programmato per il 2050, è la costruzione di DEMO (abbreviazione di DEMOnstration Power Plant, Centrale energetica dimostrativa), una classe di centrale a fusione che proveranno anche a immettere energia nella rete in diversi Paesi di Eurofusion. DEMO è un progetto di ricerca e si distingue nello scopo e nelle premesse da quello commerciale di Gauss Fusion, nonostante i progetti simili. «La difficoltà nel mondo accademico è che stiamo ancora cercando di comprendere e controllare meglio tutti gli aspetti del processo. Dobbiamo garantire la massima cautela nello sviluppo, perché non possiamo permetterci errori: il successo è imprescindibile. Le aziende private, invece, possono assumersi qualche rischio in più: costruiscono un prototipo e vedono se funziona», spiega Yves Martin. 

La fusione fornisce energia pulita e abbondante. Il rovescio della medaglia è la difficoltà di mantenere il plasma, ma, paradossalmente, è proprio questa difficoltà che la rende sicura. «Se la confrontiamo con la fissione (le centrali nucleari attuali, ndr), lì si tratta di una reazione a catena che avviene in un reattore con combustibile sufficiente per un anno: per sua natura è instabile e quindi intrinsecamente pericolosa», commenta Yves Martin. Nella fusione, invece, bisogna raggiungere temperature elevatissime, ma all’interno della macchina c’è solo un grammo di combustibile. «Se qualcosa va storto, il plasma colpisce le pareti del reattore, ma la superficie e la massa della macchina sono così grandi rispetto a quel singolo grammo di materiale che non può essere danneggiata. È quindi un processo intrinsecamente sicuro. E appena la temperatura scende, tutto si ferma immediatamente», conclude il ricercatore. La fusione nucleare, inoltre, non prevede l’uso di materiale radioattivo, né la produzione di scorie. Sembra, insomma, troppo bella per essere vera. Eppure, grazie ai progressi della ricerca sta diventando una realtà concreta.