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Ma come funziona questa fusione nucleare?

Lo abbiamo imparato nelle puntate precedenti: la fusione è la reazione tra nuclei atomici che tiene accese le stelle.  E riprodurla anche qui da noi, sulla Terra, ci permetterà di avere una fonte energetica finalmente abbondante, sicura e sostenibile.

In linea teorica, non sembra complicata da realizzare: prendo due nuclei di Idrogeno (1 protone ciascuno) e li unisco per formare un nucleo di Elio (2 protoni).

La massa finale è inferiore alla massa da cui ero partita: quel po’ di massa che ho perso per strada, per la celebre equazione E = mc2 , si è trasformata in una grande quantità di energia.

Facile, no?

No, per niente.

Primo problema: mica banale fondere due nuclei, visto che hanno entrambi carica positiva e quindi si respingono a vicenda.

Provate ad avvicinare due calamite dal lato sbagliato: se lo fate con gentilezza, non c’è verso. L’unica è scagliarle una contro l’altra, con cattiveria.

Idem con i nuclei: se voglio sperare che due nuclei di idrogeno si avvicinino al punto di fondersi, devo fare in modo che corrano qua e là a velocità pazzesche. Tradotto in termini scientifici, devo scaldarli. E molto.

Abbiamo già visto che, se prendo un gas e lo porto ad alte temperature, i suoi atomi si ionizzano (cioè gli elettroni si staccano dai nuclei) e il gas diventa plasma. Infatti, il Sole è un enorme plasma di idrogeno, che da miliardi di anni produce atomi di Elio e un sacco di energia.

Adesso avete capito perché l’elemento chimico con due protoni si chiama proprio Elio? Suggerimento: in Greco, Helios significa Sole!

Secondo problema: per ottenere la fusione nucleare qui da noi, devo scaldare il plasma di idrogeno a 150.000.000 di gradi. No, non è un errore di digitazione: proprio centocinquanta milioni!

Ora, sorvoliamo pure sulle incredibili difficoltà tecniche da superare per arrivare a quelle temperature. Ma poi, dove diavolo lo metto questo plasma incandescente? Voglio dire: mica esiste un materiale tanto resistente con cui costruire il contenitore. Qualsiasi materiale evaporerebbe all’istante.

E qui arriva l’idea! Invece di racchiudere il mio plasma in un contenitore fisico, approfitto del fatto che è composto da particelle cariche e lo contengo in uno spazio a forma di ciambella usando fortissimi campi magnetici.

I nuclei di idrogeno corrono in tondo, all’impazzata, creando un plasma che rimane lontano dalle pareti della macchina. Ogni tanto due nuclei si scontrano, creando Elio e tanta tanta energia, che – come in tutte le centrali – può essere trasformata in elettricità.

Sembra fantascienza, eppure tutto questo è possibile. E lo stiamo realizzando grazie a uno straordinario sistema di collaborazioni scientifiche internazionali, in cui l’Italia (e Padova, in particolare) gioca un ruolo di primo piano.

 

Elisa Salvato

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