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La fusione nucleare americana c’è, ma fra 30 anni

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fusione nucleare
Jennifer Granholm annuncia il successo americano nella fusione nucleare. EPA/MICHAEL REYNOLDS

Abbiamo ralizzato la fusione nucleare, abbiamo ricavato più energia di quante ne abbiamo consumata, abbiamo imboccato la strada giusta per avere energia illimitata e sicura per l’umanità. I toni sono trionfali, le affermazioni categoriche: una svolta svolta storica per il segretario americano per l’Energia Jennifer Granholm: «Questo è un risultato storico per i ricercatori e lo staff della National Ignition Facility che hanno dedicato le loro carriere a vedere l’innesco per fusione diventare realtà, e questo punto di svolta sprigionerà altre scoperte».

Ma cosa è emerso di nuovo e di concreto? Quali risultati in dettaglio e con quali tecnologie? La fusione nucleare a contenimento inerziale, questa la definizione della nuova tecnologia, è stata generata da 192 fasci laser ad altissima potenza in qualche miliardesimo di secondo. All’interno di una camera priva di aria, cosiddetta “a vuoto”, i laser hanno bombardato  un contenitore cilindrico forato e lungo alcuni millimetri.

Il cilindro racchiude a sua volta una capsula sferica dal diametro di tre o quattro millimetri che, all’interno di un un guscio, contiene atomi di deuterio e trizio. I fasci laser penetrano nel cilindro attraverso alcuni fori, generano raggi X che dissolvono il guscio generando plasma, un gas di particelle elettricamente cariche. Il plasma si espande e genera la pressione e la temperatura necessarie per innescare la fusione degli atomi di deuterio e trizio, che diventano atomi di elio.

Il processo l’ha illustrato Marv Adams, vice amministratore per i programmi di difesa della ‘National Nuclear Security Administration’. Durante l’intervento ha mostrato un cilindro identico a quello dell’esperimento.

La reazione di fusione, ha detto, è durata millisecondi. L’esperimento era già stato effettuato un centinaio di volte. Ma solo la scorsa settimana è stato progettato perchè il combustibile di fusione rimanesse abbastanza caldo e abbastanza denso da accendersi, producendo più energia di quella che i laser avevano utilizzato. Cioè 3,5 mega joule in  uscita, contro 2,1 in entrata: una produzione netta di 1,5 volte.

fusione nucleare
Jennifer Granholm, a sinistra, ascolta il consulente scientifico della Casa Bianca Arati Prabhakar durante l’annuncio in straming mondiale. (foto OLIVIER DOULIERY / AFP)

Una centrale elettrica entro 30 anni

A smorzare gli entusiasmi è però arrivata Kim Budil, direttrice del Lawrence Livermore National Laboratory. «Ci sono ostacoli molti significativi, non solo a livello scientifico ma tecnologico», ha detto.

Kim Budil

«Questa è stata l’accensione, una volta, di una capsula _ ha detto _ ma per ottenere l’energia commerciale da fusione c’è bisogno di molte cose. Bisogna essere in grado di produrre molti eventi di accensione per fusione per minuto e bisogna avere un robusto sistema di elementi di trasmissione per realizzarli». La ricercatrice prevede che «con sforzi e investimenti concertati saremo in grado di costruire una centrale elettrica entro una trentina di anni».

Il fisico nucleare all’Università La Sapienza di Roma Stefano Atzeni ha spiegato all’ANSA che si è trattato di un esperimento di fusione controllata «molto diverso da quelli a confinamento magnetico» che si stanno conducendo in Europa, in Giappone e in altre parti degli Stati Uniti.

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24 COMMENTI

  1. A me interessa capire i costi, tutto qui, perché se i costi fossero troppo alti rischiamo di inseguire una chimera (però poi mi si accusa di pensiero debole). La stessa domanda che si è posto ad esempio un tale Prof. Werner Antweiler, Ph.D. esattamente 3 anni fa [ https://wernerantweiler.ca/blog.php?item=2019-12-17 ].

    Cito: “The economics of nuclear fusion power plant hinges entirely on tritium breeding because without it, commercially available tritium remains one of the most expensive substances on Earth, at $30,000 per gram. Without effective tritium breeding, nuclear fusion has a tritium dilemma that will keep this power source expensive for a very long time. Consider the DEMO reactor of 800 MW power and 300g of tritium per day. At $30,000 per gram, this would cost $9mio per day or $468.75 per MWh, about nine to ten times the LCOE for current sources! The successful development of tritium breeding is an indispensable necessity for commercializing fusion energy.”

    E’ vero che ci sono studi più ottimistici che parlano di energia a basso costo per tutti. Speriamo sia vero. Anche se pure Science sembra avere qualche preoccupazione [ https://www.science.org/content/article/fusion-power-may-run-fuel-even-gets-started ] …

    Comunque chiederò ad un prof di ingegneria nucleare appena ho tempo …

    • Prima di imparare a correre, si impara a camminare. Farlo col trizio è decisamente più semplice che farlo con il solo deuterio o addirittura con l’idrogeno puro.
      I costi non sono poi così alti se l’alternativa è l’estinzione: si tratta solo di prendere atto che non si può più emettere CO2 e anche il nucleare a fissione usa un combustibile non illimitato (e in mano ai soliti noti…)
      Ed è anche per questo che la ricerca deve continuare MENTRE CI BUTTIAMO A CAPOFITTO SULLE RINNOVABILI che ti garantiscono in pochi anni un risultato certo e tangibile (e non decenni).

      • Anche a voler essere ottimisti, al di là del l’estinzione dobbiamo cmq sostituire tutte le produzioni da gas e petrolio da qui a tot anni, e nel frattempo star anche dietro all’aumento costante dei consumi di ogni singolo stato. Oggi non stiamo dietro nemmeno a gestire gli aumenti con le rinnovabili (potremmo facilmente ma a quanto pare in politica piace più parlare che fare in modo efficace), da qui a massimo mezzo secolo le disponibilità di gas saranno via via sempre minori, al di là di Russia si Russia no, comunque pure i loro giacimenti si esauriranno, magari lassù sperano che grazie al riscaldamento globale tra cento anni in kamchakta ci sarà 38 gradi ad agosto, ma saranno comunque senza gas… Serve a prescindere trovare altre forme di produzione “grossa” a cui affiancare anche tutte le rinnovabili, anche solo una capillare diffusione dei mezzi elettrici richiederà comunque una bella produzione aggiuntiva, niente di esagerato è vero mi pare attorno al 10% dei consumi annui attuali… Ma è comunque pari all’aumento fisiologico di 10 anni dovuto solo ai consumi tradizionali, in sostanza da qui alla conversione totale (che per fortuna sarà lenta) avremo aumenti medi del doppio rispetto alle esigenze degli ultimi 50 anni.

      • Guido tranquillo, non devi convincermi, io sono anche favorevole al nucleare attuale (solo a certe condizioni), figurati … era solo una curiosità, perché dati i costi … alla fine lo sappiamo perché tutti i fornitori si stanno buttando sulle rinnovabili … siccome c’è il prezzo fisso a cui viene pagata l’energia indifferentemente da come la si produce (e il prezzo è fissato alla voce più costosa, quindi se produrla col metano costa 10 e produrla con l’eolico costa 2, comunque quella prodotta da eolico viene pagata 10 … i famosi extraprofitti …) e siccome produrla da fonti rinnovabili garantisce i guadagni maggiori ecco che tutti si affaticano a installare pannellini ovunque, non è che sono diventati amici delle margheritine dall’oggi al domani … siccome questi signori ragionano guardando i bilanci, se l’LCOE per la fusione fosse economicamente sconveniente non assisteremmo a una corsa per realizzare centrali nel 2050 ma resterebbe un progetto teorico. Poi, certo, serve anche la politica e il politico illuminato, ma è chiaro che se il produttore ti dimostra che può arrivare a produrre gli stessi terawatt con eolico, solare e smart grid (perché gli costa meno) come e perché mai il politico di turno dovrebbe obbligarlo a farlo con la fusione? Dopotutto a mamma Gaia interessa solo che le emissioni siano 0, quindi perché mai soldi pubblici o privati dovrebbero preferire una tecnologia a emissioni 0 ad un’altra? Rischieremmo di aver fatto un bellissimo esercizio di stile e basta … dopotutto questa tecnologia era nata (e finanziata) con la “promessa” di un LCOE dimezzato rispetto alle rinnovabili dell’epoca, ora che le rinnovabili hanno prezzi sempre più bassi e sono sempre più efficienti …

        Questo è il mio “pensiero debole”, tutto qui.

        • C’è un precedente … il nucleare di quarta generazione, doveva essere una svolta perché le scorie erano notevolmente ridotte, i rischi, bla bla bla … poi siccome costava una fucilata e i tempi di sviluppo erano incerti, nei fatti è finito come un esercizio di stile, con giusto un paio di impianti qua e là … se non risolveranno i problemi dei costi (… e del trizio del Dott. Octopus …) la fusione potrà aspettare, anche più di 50 anni …

          • Il trizio però, è un sottoprodotto delle attuali centrali nucleari, e viene usato invece nelle centrali a fusione sperimentali come iter. Infatti uno dei dubbi iniziali era proprio l’approvvigionamento, l’unico stato che vende trizio solo a scopo non bellico è il Canada, altri guadagnano di più per uso militare, ma appunto senza anche una serie di centrali nucleari da cui ricavare trizio come scoria
            che ovviamente non è l’unica ma almeno una parte non deve essere smaltita anzi, usata per produrre altra energia e la cosa non è affatto male se ci si pensa. Ma le centrali attuali ne producono comunque troppo poco per un uso su scala dei futuri iter finiti.

  2. Sono il primo che pensa che la ricerca è importante e che va percorsa in tutte le possibili strade, sempre però tenendo presente quanti soldi si spendono e come, ma se immaginiamo quanti impianti per le rinnovabili si sarebbero potuti realizzare con i soldi di tutti gli esperimenti che sono stati spesi per l’energia nucleare in se (fissione e fusione) oggi avremo veramente l’energia per tutti a basso costo. Se pensiamo che in un giorno l’energia che arriva sulla terra, solo dal sole, è equiparabile all’energia che spende l’uomo nel mondo in un anno abbiamo già detto tutto. E c’è ancora qualcuno che pensa che le rinnovabili siano inutili. E ci siamo anche definiti homo sapiens.

    • Dubito fortemente che l’uomo usi più energia di quanta ne arriva dal sole ogni anno, sono quantità astronomiche nel vero senso della parola. L’energia poi è ovunque, se la sai liberare con poco sforzo, se ne avessimo la capacità basterebbe spezzare i legami atomici di un qualsiasi sasso trovato per strada per liberare enormi quantità di energia potenziale.
      Per i costi della ricerca posso capire questa visione, ma pensa al tempo che impiegano per essere poi utilizzate, quando han fatto le prime centrali elettriche e tirato cavi ad alta tensione fin in cima alle montagne, erano per l’epoca una spesa folle per un ritorno immediato quasi inesistente… Eppure oggi quei soldi (che per inflazione han perso valore) ci sembrano ridicoli per i benefici che ci stanno dando e che diamo per scontato… Nessun pc o tv in casa, illuminare con le candele la sera etc etc… Tra 30 anni un eventuale surplus energetico ci sarà talmente utile che ci chiederemo perché non abbiamo investito di più per arrivarci prima. È un po come chi, senza una grande visione d’insieme, chiede di sospendere la ricerca spaziale per usare quei soldi per altro… Oggi non avremmo pannelli solari, velcro, tecnologie informatiche avanzate, materiali speciali che ora usiamo per auto e la casa, non avremmo nemmeno gli Oakley!! Cosa ci mancherà in futuro se smettiamo di fare ricerca? Già spendiamo troppo poco, un aereo da guerra costa quanto un paio di anni di ricerca comodi…

  3. Ieri ho scritto ma non è stato pubblicato forse per un mio errore,che da quando sono state fatte deflagrare le prime bombe H ci sentiamo dire che fra 30 anni avremo energia pulita a volontà. Facevo una simpatica raccolta di figurine che parlava del futuro, dove si parlava anche di viaggi nello spazio. Bene, i viaggi nello spazio li abbiamo fatti già da 50 anni e mi hanno entusiasmato e mi entusiasmano molto. Per l’energia pulita e a buon mercato, nonostante siano passati 70 anni, ce ne vorranno altri 30 e io sicuramente non la userò, però ho dei nipoti che spero la possano usare. Quindi ventre atterra con le rinnovabili con buona pace della buona(?) riuscita pubblicitaria per Biden che visti gli otre 30 milioni di terrapiattisti che ha in casa ne ha sicuramente bisogno.

    • Durante quegli anni non si parlava di semplice fusione, ma di fusione fredda! Si è sempre saputo che raggiungendo pressioni e temperature elevate si ottiene quella reazione, ma al tempo non avevano nemmeno sognato che sali sarebbe potuto fare sulla terra e cercavano in ogni modo di realizzarla a temperatura “ambiente”, le han provate tutte ed era poi diventato uno strumento di propaganda per la guerra fredda… Non è proprio la stessa cosa che si sta facendo ora, direi che era più simile alla ricerca sulla produzione economica dell’idrogeno dall’acqua di mare.

  4. Che poi 30 anni è una stima, non è detto che ci possa volere di più, è se per costruire le centrali a fissione ci vuole tanto tempo e tanti soldi e verosimile che quel tipo di centrali sarà molto più probabile .

  5. Come immaginavo ieri, quando arriverà saremo quasi tutti tra i più.

    Ma poi arriveranno pure le lobby, le speculazioni, i clientelarismi, ecc.

    30 anni sono troppo ottimistici.

    • E i costi per la costruzione di questa centrali saranno sicuramente alti, e valgono tutti i discorsi che le persone fanno contro le centrali a fissione.

      • Se I costi son alti, ma poi è economico non sarà un grande problema, le centrali nucleari costano follie, ma poi l’energia che vendono ha un costo medio più basso del gas (quando costava normale). 30 se siamo fortunati avremo il primo prototipo in funzione reale collegato alla rete, poi dovranno ridurli di dimensioni, costi, tempi di assemblaggio etc per rendere la cosa scalabile, ma è comunque un inizio…ora pensiamo a cosa fare per arrivarci a questi 30 anni 😂

  6. Un po’ di chiarezza con le unità di misura(ci provo) e ringrazio Luca per avere evidenziato il problema (non me ne sarei accorto)

    Quello che ha scritto Luca Dell’Oca è corretto, a parte che va diviso per 5 secondi: i 59Mj sono totali ed esprimono ENERGIA (totale erogato in un certo tempo, 5 secondi) e non una POTENZA (valore istantaneo).

    59 Milioni di joule sono stati erogati in 5 secondi (non PER 5 secondi ma IN 5 secondi, la differenza è sostanziale) e sono 59Mj. L’equivalenza in Watt è: 1 joule secondo = 1 watt secondo. Qui sono 11,8Mjs (59Mj / 5 secondi) che equivalgono a 11,8MWs che equivalgono a 3,28kWh (ho diviso per 3600).

    A parte questa disquisizione, grazie per avere riassunto lo “stato dell’arte” della fusione nucleare: ci sono ottime speranze che fra 20 o 30 anni ci sia energia per tutti. Questo rafforza la necessità di spendere tutte le attuali energie per le rinnovabili, perchè se continuiamo con i combustibili fossili, sarà troppo tardi e quell’energia illimitata e gratuita servirebbe soltanto per permetterci di estinguerci togliendoci il problema della bolletta energetica, ma sempre estinzione sarebbe…

    • Non vorrei raffreddare troppo le speranze, ma il “guadagno netto” (“net energy gain”) c’è stato solo a livello del modulo di “innesco” (che è l’obiettivo di studio del gruppo di ricerca sulla ICF al LLNL), non a livello dell’impianto che alimenta quel modulo nel suo complesso.

      A livello dell’impianto, l’output è tra l’1% e 2% dell’energia immessa. Non è che gli scienziati del LLNL abbiano mentito, o corretto i dati: hanno semplicemente parlato del loro esperimento, mentre i politici e i giornalisti hanno proiettato un po’ troppo ottimisticamente la notizia oltre i confini dell’esperimento stesso.

      Rebus sic stantibus, siamo ancora ad un livello persino peggiore a quello dell’economia dell’idrogeno. Dal punto puramente scientifico, invece, è un traguardo notevole.

  7. Che siano 30 come dicono i più ottimisti, o che siano 50/70 anni poco importa noi pobbiamo smattere di produrre CO2 adesso, e l’unico modo per riuscire è smettere di bruciare combustibili fossili.

    • Assolutamente. La fusione arriverà, ma se la aspettiamo come il santo graal non ci sarà più nessun pianeta da alimentare. Dobbiamo lavorare adesso con le tecnologie che esistono oggi per eliminare tutte le emissioni climalteranti.

      Ps per la redazione, sicuri sicuri che 59 Mj equivalgono a 11 Mw? (mancherebbe la h oltretutto, si parla di quantità di energia, non di potenza). Se ho calcolato bene sono 16 kWh.

      • Ha ragione Luca. Più correttamente nell’esperimento del febbraio 2022 JET ha prodotto complessivamente 59 megajoules di energia termica in 5 secondi, raggiungendo una potenza media di circa 11 megawatt (megajoule per secondo).

  8. Trent’anni mi sembrano anche pochi rapportati alla portata della scoperta. Dall’invenzione del motore a scoppio al trasporto commerciale su strada quanti ne son passati? Ma questa scoperta è più paragonabile all’invenzione della ruota secondo me… E pensare che già le mie figlie o i miei nipoti ne potrebbero godere i frutti mi riempie di speranza.

    • Sono abbastanza d’accordo con te, il prossimo passo son le sfere di dyson!
      Ora abbiamo idee che saranno centrali assurdamente grandi costose etc… Un domani (che dubito qualcuno di noi vedrà) un aereo di linea potrebbe avere dei motori alimentati direttamente con questa tecnologia, una volta che si è imparato a fare, la strada per miniaturizzare efficientare è scalare il tutto si è sempre trovato per tutto… Non so.. I primi computer? A ingranaggi e rotelle grandi come intere stanze, con una potenza di calcolo nemmeno paragonabile alle calcolatrici da polso nel dash di 30 anni fa… Oggi quella potenza di calcolo resta in dimensioni di pochi nanometri, son passati solo una cinquantina di anni alla fine.
      Finalmente avremo anche una vera era spaziale con questa tecnologia e potremo sopravvivere come specie un po più a lungo, perché bagai… Cambiamento climatico a parte di estinzioni di massa con cause esterne (dall’uomo) cenè state almeno una mezza dozzina… Domani esplode yellowstone e salutiamo tutti in tutto il mondo , cieli oscurati niente fotovoltaico etc etc…

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