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La strada verso la fusione nucleare come fonte di energia è lunga e piena di ostacoli, e uno dei più seri riguarda il calore. Non quello necessario ad avviare le reazioni, che anzi va raggiunto a livelli enormi, ma quello che rischia di finire dove non dovrebbe. La gestione del calore all’interno dei reattori è infatti uno dei nodi principali da sciogliere, perché senza un controllo efficace l’energia sprigionata potrebbe danneggiare la macchina stessa fino a distruggerla.
Il problema non è nuovo. Ogni passo avanti verso la produzione di energia da fusione sembra portare con sé una nuova difficoltà tecnica, in una sequenza di sfide che pare non esaurirsi mai. E proprio sul fronte termico si concentra adesso un progetto che unisce Stati Uniti e Giappone.
Plasma a oltre 100 milioni di gradi e pareti sotto stress
Per capire la portata della questione bisogna guardare a cosa accade dentro alcune tipologie di reattori sperimentali. Il plasma viene riscaldato a temperature estreme, che possono superare i 100 milioni di gradi Celsius. Un valore difficile anche solo da immaginare, ben oltre qualsiasi materiale conosciuto sia in grado di sopportare a contatto diretto.
Ecco perché questo gas incandescente non può toccare nulla. Viene tenuto sospeso e confinato grazie a potenti campi magnetici, che lo mantengono lontano dalle superfici del reattore. È il principio su cui si basano i Tokamak, le macchine oggi più utilizzate nella ricerca sulla fusione.
Il confinamento però non è perfetto. Una parte dell’energia riesce comunque a raggiungere le pareti interne, e lì comincia il guaio. Questo flusso di calore provoca danni ai materiali e ne compromette la durata nel tempo, costringendo a fare i conti con componenti che si usurano più in fretta del previsto. Per un impianto pensato per funzionare a lungo, magari un giorno collegato a una rete elettrica, si tratta di un limite tutt’altro che secondario. La resistenza delle pareti, insomma, diventa un fattore decisivo quanto la capacità di innescare la fusione stessa.
La collaborazione tra DIII-D e Kyoto Fusioneering
Per affrontare questa difficoltà il laboratorio americano DIII-D National Fusion Facility, che ha sede in California, ha avviato una collaborazione con la società giapponese Kyoto Fusioneering. L’obiettivo è sviluppare e mettere alla prova un nuovo sistema di scarico termico, cioè una soluzione in grado di smaltire il calore in eccesso prima che arrivi a intaccare la struttura del reattore.
Non si tratta di un dispositivo generico. Il sistema è stato progettato su misura per una particolare configurazione del plasma, un dettaglio che fa capire quanto la ricerca stia procedendo per soluzioni mirate piuttosto che universali. Ogni assetto del plasma si comporta in modo diverso e distribuisce il calore in maniera differente, per cui anche gli strumenti destinati a gestirlo devono adattarsi di conseguenza.
L’incontro tra un centro di ricerca statunitense e un’azienda giapponese specializzata nel settore mette insieme competenze diverse attorno allo stesso problema. Da una parte c’è l’esperienza di una struttura che lavora da tempo con il plasma confinato magneticamente, dall’altra una società che si occupa proprio delle tecnologie necessarie a rendere la fusione praticabile. La fase prevista è quella dello sviluppo e della sperimentazione del nuovo sistema all’interno della struttura californiana, con l’intento di proteggere le pareti interne del reattore dal calore che sfugge al confinamento magnetico.
Fonte: TecnoAndroid