Nuovo record del nuovo Tokamak al tugsteno: sei minuti di fusione nucleare

Un reattore tokamak rivestito di tungsteno gestito dalla Commissione francese per le Energie Alternative e l’Energia Atomica (CEA) ha stabilito un nuovo record di fusione, sostenendo il plasma per sei minuti e iniettandovi 1,15 gigajoule di energia.

Il Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), con sede negli Stati Uniti, ha confermato queste misurazioni in un comunicato stampa.

La fusione nucleare è letteralmente la fonte di energia più attesa, che spera di entrare nel mercato. A differenza della sua controparte di fissione, la tecnologia non genera scorie nucleari che devono essere smaltite correttamente ed è una fonte di energia affidabile e priva di emissioni di carbonio, che può essere accesa e spenta a piacimento. L’uniico problema della fusione deuterio trizio è l’emissione di neutroni.

All’interno dei reattori a forma di ciambella chiamati tokamak, gli scienziati creano condizioni di reazione che assomigliano a quelle del Sole. L’idrogeno viene riscaldato a 50 milioni di gradi Celsius per creare il quarto stato della materia, il plasma.

La sfida per rendere questa tecnologia economicamente fattibile è generare una produzione di energia di gran lunga superiore a quella impiegata per generare il plasma. Gli scienziati concordano sul fatto che il modo per raggiungere questo obiettivo è confinare il plasma per lunghe durate, note anche come scatti, e rivestire il tokamak con il tungsteno, che può aiutare.

Tokamak rivestito di tungsteno

La CEA sta esplorando l’uso del tungsteno in una reazione di fusione nel suo reattore tungsten (W) Environment in Steady-state Tokamak (WEST) in Francia. I reattori a fusione che in passato hanno ottenuto scatti più lunghi hanno utilizzato la grafite sulle pareti del reattore.

Sebbene il materiale a base di carbonio sia più facile da lavorare, potrebbe non essere fattibile per i reattori su larga scala, poiché trattiene il combustibile nelle pareti. Al contrario, il tungsteno non trattiene il combustibile, ma è difficile da lavorare perché può raffreddare rapidamente il plasma anche se ne entra una quantità minima.

Confrontando i due materiali, Luis Delgado-Aparicio, scienziato capo della ricerca fisica presso il PPPL, ha detto: “Questa è, semplicemente, la differenza tra cercare di prendere il gattino di casa e cercare di accarezzare il leone più selvaggio”.

Tullio Barbui, Novimir Pablant e Luis Delgado-Aparicio emtnre lavorano alla rilevazione della fusione

Una diagnosi innovativa

Gli strumenti convenzionali possono fallire quando si lavora con un materiale così difficile. DECTRIS, azienda svizzera, produce uno strumento diagnostico a raggi X che misura la radiazione del plasma. Questo strumento può aiutare i ricercatori a determinare proprietà come la temperatura del plasma centrale.

Livelli energetici Ogni curva rappresenta un’intensità diversa da ogni lettura del livello energetico. Si noti che l’asse verticale delle ordinate rappresenta il numero di conteggi, con il numero più alto che si avvicina a 6×105 o 600.000 fotoni di luce a raggi-X.

Mentre questo strumento è impostato per utilizzare tutti i suoi pixel per misurare i livelli di energia simultaneamente, i ricercatori del PPPL lo hanno ulteriormente configurato in modo che ogni pixel possa misurare i livelli di energia in modo indipendente.

I ricercatori del PPPL hanno utilizzato questo strumento diagnostico appena configurato per confermare le condizioni di reazione in WEST.

Durante questo esperimento, i ricercatori hanno confermato che il plasma aveva il 15 percento di energia in più e il doppio della densità rispetto a prima, entrambe condizioni necessarie per generare una potenza affidabile.

“Durante i sei minuti di ripresa, siamo stati in grado di misurare molto bene la temperatura dell’elettrone centrale. Era in uno stato molto stabile di circa 4 kilovolt. È stato un risultato piuttosto notevole“, ha detto Tullio Barbui, ricercatore del PPPL coinvolto in questo lavoro.

“Questo rivelatore ha la capacità unica di essere configurato per misurare lo stesso plasma con tutte le energie che si desidera“.

“È estremamente impegnativo gestire una struttura con una parete di tungsteno“, ha aggiunto Xavier Litaudon, scienziato del CEA, nel comunicato stampa.

“Ma grazie a queste nuove misurazioni, avremo la possibilità di misurare le condizooni del tungsteno all’interno del plasma e di capire  gli spostamenti del tungsteno  dalla parete al nucleo del plasma”.

I ricercatori prevedono di pubblicare i loro risultati nelle prossime settimane.