Il Giappone attiva il proprio prototipo di reattore a fusione JT-60SA

Il Giappone ha attivato con successo il suo nuovo reattore a fusione, JT-60SA, che utilizza magneti superconduttori per confinare un plasma caldo in una camera a forma di toroide, cioè di ciambella. Il reattore, il più grande e avanzato al mondo, ha lo scopo di studiare la fisica dell’energia di fusione e di sostenere il progetto internazionale ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) in Francia.

Il primo plasma è stato raggiunto il 26 ottobre 2023, dopo oltre 15 anni di costruzione e test. “Questo dimostra al mondo che la macchina svolge la sua funzione di base”, ha dichiarato Sam Davis, responsabile del progetto Fusion for Energy. Questa organizzazione dell’UE collabora con gli Istituti nazionali giapponesi per la scienza e la tecnologia quantistica (QST) sul JT-60SA e sui programmi correlati.

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Che cos’è il JT-60SA?

Il reattore è progettato per riscaldare il plasma a 200 milioni di gradi Celsius e mantenerlo per circa 100 secondi, molto più a lungo dei precedenti tokamak di grandi dimensioni. Ciò consentirà ai ricercatori di studiare come controllare e ottimizzare la stabilità e le prestazioni del plasma, che sono fondamentali per ottenere la potenza della fusione.

JT-60SA aiuterà anche ITER, il gigantesco reattore a fusione internazionale che si sta costruendo in Francia, a dimostrare che la fusione può produrre più energia di quanta ne consumi. ITER si baserà su tecnologie e know-how operativo che JT-60SA testerà e convaliderà.

Come compromesso per permettere alla Francia di ospitare ITER, il più grande esperimento di fusione al mondo, il Giappone ha ricevuto l’opportunità di costruire JT-60SA e altri due impianti di fusione più piccoli. Ciò faceva parte di un accordo del 2007 tra il Giappone e l’UE, che prevedeva anche l’aggiornamento del vecchio reattore giapponese JT-60, in funzione dalla metà degli anni Ottanta. Il reattore è stato completamente ricostruito da zero, ma il costo non è stato reso noto.

JT-60SA sta per “superavanzato” ed è alto circa la metà di ITER. Può contenere 135 metri cubi di plasma, un sesto della capacità di ITER. Secondo Alberto Loarte, che dirige la divisione scientifica di ITER, i suoi plasmi dovrebbero fornire informazioni utili per ITER.

Ritardi e utilizzo del raro isotopo deuterio

Come riporta Science.org, il reattore ha richiesto più di 15 anni per essere completato, molto più del previsto. Avrebbe dovuto entrare in funzione nel 2016, ma ha dovuto affrontare molte sfide. Ha dovuto essere riprogettato, affrontare problemi di approvvigionamento e riprendersi dal terremoto di Tohoku del marzo 2011. Poi, nel marzo 2021, si è verificato un grave problema durante i test. Una delle bobine magnetiche superconduttrici ha avuto un cortocircuito nel suo cavo, che ha danneggiato i collegamenti elettrici e ha causato una perdita di elio che avrebbe potuto influenzare i sistemi di raffreddamento.

La corrente nel circuito era bassa in quel momento. “Avrebbe potuto essere molto peggio se la corrente fosse stata più alta”, ha dichiarato Hiroshi Shirai, responsabile del progetto per QST. “Siamo stati fortunati”. Il team JT-60SA ha dovuto riparare l’isolamento di oltre 100 collegamenti elettrici, il che ha richiesto 2,5 anni. L’incidente ha anche reso gli ingegneri di ITER più cauti nel testare le bobine.

L’incidente si è verificato quando la corrente nel circuito era minima. “Se la corrente fosse stata maggiore, i danni alla bobina sarebbero potuti essere gravi”, ha dichiarato Hiroshi Shirai, responsabile del progetto per QST. “Siamo stati fortunati”. Per sicurezza, il team del JT-60SA ha rifatto l’isolamento di oltre 100 connessioni elettriche, il che ha richiesto 2,5 anni. L’incidente ha anche spinto gli ingegneri di ITER a pianificare test più accurati delle loro bobine.

JT-60SA ha un inconveniente: utilizzerà solo idrogeno e il suo isotopo deuterio, non il trizio, un’altra forma di idrogeno più potente ma anche più costosa, rara e radioattiva. Il trizio è il combustibile preferito per la produzione di energia, quindi ITER prevede di utilizzare il deuterio-trizio a partire dal 2035. Curiosamente il Giappone ha liberato in mare acqua ricca di tritio dal reattore di Fukushima. 

Il Giappone mira anche a costruire DEMO entro il 2050, una centrale proposta per colmare il divario tra la ricerca di JT-60SA e ITER e la commercializzazione dell’energia da fusione. Shirai ha dichiarato di essere felice di vedere altri approcci all’energia di fusione, sostenuti da finanziamenti privati, che entrano nel campo. Si è detto disposto a collaborare con chi ha nuove idee.