Fusione nucleare: la svolta del reattore Mast, con il sistema che abbatte il calore di 10 volte.

Un team internazionale di ricercatori presso la struttura MAST Upgrade nel Regno Unito ha testato con successo un innovativo sistema di scarico in grado di ridurre di oltre dieci volte l’enorme carico termico all’interno di un reattore a fusione rispetto ai modelli precedenti.

“Questi entusiasmanti risultati sono stati resi possibili dalla forte collaborazione internazionale tra i team UKAEA, TU Eindhoven, DIFFER ed EUROfusion, che continueranno a spingere i confini della nostra comprensione in questo importante settore di ricerca”, ha affermato James Harrison, responsabile di MAST Upgrade Science, UKAEA.

I ricercatori Kevin Verhaegh (Applied Physics TU/e)  & Bob Kool (DIFFER).
photo: DIFFER / Bart van Overbeeke

Questo sviluppo cruciale affronta direttamente uno degli ostacoli più significativi alla costruzione di centrali elettriche a fusione commerciali.

Le future centrali elettriche a fusione funzioneranno in condizioni estreme. Per generare energia, devono contenere plasma, un gas surriscaldato di idrogeno combustibile, più caldo del sole.

“Temperature superiori a 10.000 gradi Celsius (18.032 °F) e una pioggia di particelle cariche provenienti dal combustibile di fusione (plasma): queste sono le condizioni estreme che la parete di scarico (divertore) delle future centrali a fusione dovrà sopportare”, hanno affermato i ricercatori in un comunicato stampa.

Il componente responsabile di questo, il divertore, deve resistere a questo incredibile assalto, rendendo il suo design una sfida ingegneristica fondamentale per la fattibilità dell’energia da fusione.

Risolvere il problema con “gambe” più lunghe

Il nuovo design del divertore “Super-X” offre una soluzione. Sviluppato presso la struttura MAST Upgrade appositamente costruita dalla United Kingdom Atomic Energy Authority (UKAEA), questo sistema è caratterizzato da un percorso di scarico più lungo ed esteso.

Queste “gambe” più lunghe danno al plasma incandescente più spazio e tempo per raffreddarsi prima di toccare una superficie solida, riducendo drasticamente il calore e lo stress sulle pareti del reattore.

“Dimostrare che le condizioni del plasma nei divertori di MAST Upgrade possono essere controllate in modo indipendente è un importante passo avanti verso lo sviluppo di un controllo robusto dello scarico del plasma nelle macchine future”, ha sottolineato Harrison.

Sezione traversale del contenimento del MAST, con indicazione del percorso del calore

Gli ultimi risultati trasformano il concetto Super-X da una teoria promettente a una tecnologia collaudata.

“I nuovi risultati sono una novità mondiale: al MAST Upgrade, i ricercatori hanno dimostrato che l’approccio Super-X consente il controllo dello scarico senza influire sul divertore opposto o sul nucleo del plasma dove viene prodotta l’energia di fusione”, ha aggiunto il comunicato stampa.

Questa capacità di gestire il bordo senza disturbare il nucleo è fondamentale per una centrale elettrica stabile e in funzionamento continuo.

Più facile da gestire

I ricercatori hanno anche confermato che il design Super-X è significativamente più facile da gestire rispetto ai divertori convenzionali a gamba corta.

I risultati suggeriscono addirittura che modeste modifiche al design possono produrre vantaggi sostanziali, offrendo agli ingegneri flessibilità nella progettazione dei futuri reattori, bilanciando le prestazioni con la complessità ingegneristica.

“Questi risultati dimostrano chiaramente i numerosi vantaggi che i divertori alternativi possono offrire nel mantenimento di condizioni accettabili nei divertori delle centrali a fusione”, ha concluso Bob Kool per DIFFER e TU/e.

La gestione del calore è diventata un’area chiave di ricerca nel campo dell’energia da fusione nucleare. Diversi ricercatori in tutto il mondo stanno lavorando in questa direzione.

Recentemente, in un altro sviluppo, gli scienziati del DIII-D National Fusion Facility hanno studiato un approccio diverso al funzionamento del tokamak.

“Triangolarità negativa” in un tokamak

I loro esperimenti hanno dimostrato che una configurazione del plasma nota come “triangolarità negativa” può raggiungere le condizioni di alta prestazione necessarie per un’energia da fusione sostenibile. Questa è stata la prima volta che i ricercatori che operavano con una fo.rma di triangolarità negativa hanno ottenuto un elevato confinamento del plasma in combinazione con il “distacco del divertore”