Un “sole artificiale” sostenibile promesso entro il 2026

Un passo significativo verso il raggiungimento della fusione nucleare sostenibile è stato compiuto con il miglioramento del “sole artificiale” coreano, chiamato KSTAR, per resistere a temperature sei volte più calde del centro del sole. Questo aggiornamento mira a contribuire al più grande progetto di fusione del mondo, ITER, che coinvolge 35 paesi, inclusi gli Stati Uniti.

Cos’è la fusione nucleare?

La fusione nucleare, un processo che crea energia combinando due atomi in un unico atomo più grande, è una fonte di energia promettente, simile al modo in cui il nostro sole produce energia.

A differenza della fissione nucleare, attualmente utilizzata nel settore energetico, la fusione no non genera scorie radioattive e offre a efficienza energetica significativamente più elevata, producendo da tre a quattro volte più energia. Inoltre, non emette anidride carbonica, riducendo così l’impatto ambientale.

Gli approcci per realizzare la fusione nucleare includono l’uso di laser e confinamento magnetico.

Nel confinamento magnetico, dispositivi come tokamak, un tipo di camera di contenimento magnetico a forma di ciambella. Questi dispositivi sfruttano potenti magneti per contenere plasma molto caldo, il quarto stato della materia, creato quando gli atomi vengono riscaldati a temperature estreme. Tuttavia, replicare le condizioni di fusione sulla Terra richiede temperature circa sei volte superiori a quelle del centro del sole.

IL kstar (Korean Superconducting Tokamak Advanced Research), chiamato anche il « sole artificiale » coreano, è uno di questi dispositivi che utilizza il confinamento magnetico.

Un grande passo avanti

IL divertore, l’elemento chiave di un reattore a fusione, è la parte del dispositivo a diretto contatto con il plasma risultante dalla reazione di fusione. La sua funzione principale è quella di evacuare i prodotti della reazione, permettendo così mantenere le condizioni necessarie per prolungare la reazione di fusione.

Inizialmente dotato di un divertore in carboneil KSTAR è stato recentemente migliorato sostituendo questo componente con un divertore in dotazione tungsteno. La scelta del tungsteno si basa sulle sue eccezionali proprietà fisiche che lo rendono adatto a questa specifica applicazione. Essendo un metallo, il tungsteno ha un punto di fusione elevato, il che significa che può resistere alle temperature estreme generate dal plasma di fusione.

Nello specifico, quando il plasma composto da ioni ed elettroni caricati positivamente entra in contatto con il divertore di tungsteno, gli atomi di tungsteno più massicci hanno maggiori probabilità di riflettere le particelle di plasma dalla loro superficie. Ciò ha l’effetto di ridurre al minimo la perdita di energia dal plasma, consentendo così di sostenere la reazione di fusione per periodi più lunghi.

Optando per un divertore in tungsteno, KSTAR cerca quindi di migliorare la durata e l’efficienza complessiva del proprio funzionamento. Gli ingegneri, ora in grado di far funzionare la struttura per 30 secondi a temperature di 100 milioni di gradi Celsius, si sono ora posti l’ambizioso obiettivo di raggiungere 300 secondi entro la fine del 2026.

Questi progressi contribuiranno a fornire dati cruciali per lo sviluppo e l’ottimizzazione del Progetto ITERil tokamak più grande del mondo, attualmente in costruzione in Francia, con previsioni per la prima produzione di plasma nel 2025 e operazioni su larga scala che inizieranno nel 2035.

In conclusione, il miglioramento del “sole artificiale” coreano, KSTAR, rappresenta un passo da gigante verso la realizzazione della fusione nucleare sostenibile. Attraverso l’integrazione di un divertore di tungsteno, in grado di resistere a temperature estreme e di migliorare l’efficienza del confinamento del plasma, KSTAR apre la strada a progressi significativi nella durata e nella stabilità delle reazioni di fusione. Questi sviluppi non sono solo promettenti per KSTAR, ma forniscono anche informazioni essenziali per il progetto ITER, che mira a dimostrare la fattibilità della fusione nucleare su larga scala. Mentre il mondo cerca soluzioni energetiche più pulite ed efficienti, i progressi nella fusione nucleare, esemplificati dagli sforzi attorno a KSTAR e ITER, forniscono una speranza tangibile per il futuro dell’energia sostenibile.