Fusione aneutronica: la fusione senza problemi di scorie radioattive

Uno dei problemi non completamente risolti della fusione nucleare è l’emissione di neutroni nel caso di fusionei di deuterio e trizio. I due isotopi dell’idrogeno, quando si fondono, ottengono non solo un atomo di elio ed energia, ma anche l’emissione di un neutrone.

Questo neutrone energetico è un grosso problema perché necessità una forte schermatura e quindi può rendere radioattivi, con necessità di smaltimento, i metalli che compongono la struttura del reattore stesso. Però non esiste solo la fusione deuterio-trizio: esistono anche forme di fusione che non comportano l’emissione di neutroni, cioè la “Fusione aneutronica”.

La fusione nucleare aneutronica è un tipo di fusione nucleare in cui la maggior parte dell’energia rilasciata è trasportata da particelle cariche, come protoni o particelle alfa, e non da neutroni. Questo ha il vantaggio di ridurre i problemi legati alle radiazioni di neutroni, come l’attivazione dei materiali, la schermatura biologica e la sicurezza. Tuttavia, le condizioni necessarie per ottenere la fusione aneutronica sono molto più difficili da raggiungere rispetto alle reazioni di fusione convenzionali, come quella tra deuterio e trizio.

Esistono diversi casi di fusione aneutronica, a seconda dei nuclei che si fondono tra loro. Alcune delle reazioni più studiate sono:

• Deuterio – Elio-3: 2 D + 3 He → 4 He + 1 p + 18,3 MeV
• Deuterio – Litio-6: 2 D + 6 Li → 2 4 He + 22,4 MeV
• Protone – Litio-6: 1 p + 6 Li → 4 He + 3 He + 4.0 MeV
• Elio-3 – Litio-6: 3 He + 6 Li → 2 4 He + 1 p + 16,9 MeV
• Elio-3 – Elio-3: 3 He + 3 He → 4 He + 2 1 p + 12,86 MeV
• Protone – Litio-7: 1 p + 7 Li → 2 4 He + 17,2 MeV
• Protone – Boron-11: 1 p + 11 B → 3 4 He + 8,7 MeV

L’energia emessa da queste reazioni dipende dalla differenza di massa tra i nuclei iniziali e finali. Più grande è questa differenza, maggiore è l’energia liberata. Per esempio, la reazione tra deuterio e litio-6 emette circa il doppio dell’energia della reazione tra elio-3 ed elio-3.

Chi sta lavorando a questo progetto

Alcune società stanno cercando di conseguire la fusione aneutronica con diversi metodi e combustibili. Ad esempio, Tri Alpha Energy, Inc. sta sperimentando un reattore a fusione a fascio collettivo (CBFR) che fa collidere due toroidi compatti di plasma nella configurazione a inversione di campo. Il combustibile usato è una miscela di deuterio e elio-3, che dà origine a protoni ed elio-4 come prodotti della reazione.

Un altro esempio è Helion Energy, che sta sviluppando un reattore a fusione magnetizzata (MFR) che usa una combinazione di deuterio e litio-6 come combustibile. Questa reazione produce due nuclei di elio-4 e libera una grande quantità di energia.

Entrambe queste società mirano a convertire direttamente l’energia delle particelle cariche in elettricità, senza passare per il ciclo del vapore.