STEP sostituirà JET nella creazione della fusione nucleare nel Regno Unito, ma produrrà anche energia elettrica

Il nuovo progetto Spherical Tokamak for Energy Production (STEP), che sarà costruito nel Nottinghamshire, mira a utilizzare la tecnologia pionieristica dei reattori nel tentativo di dimostrare finalmente la promessa della fusione come fonte sicura e potenzialmente inesauribile di energia a basse emissioni di carbonio.

La transizione arriva in un momento in cui gli alti prezzi dell’energia e le incertezze diffuse, oltre alle costose politiche climatiche, stanno spingendo verso nuove forme energeticeh come laa fusione

“L’interesse globale per la fusione … ha subito una straordinaria trasformazione negli ultimi anni”, ha dichiarato Tim Bestwick, vice direttore esecutivo dell’Autorità britannica per l’energia atomica (UKAEA), che gestisce il programma britannico sulla fusione.

“La cosa che è cambiata di più è la consapevolezza diffusa che abbiamo bisogno di qualcosa con le caratteristiche dell’energia di fusione per superare le sfide che abbiamo sia in termini di sicurezza che di energia a basse emissioni di carbonio”, ha dichiarato.

La grande promessa della fusione è che, ricreando la reazione che genera il calore del Sole, le centrali elettriche saranno in grado di produrre energia in abbondanza ovunque nel mondo.

La reazione non crea scorie radioattive a lunga vita, gli isotopi possono essere reperiti in grandi quantità e una piccola tazza di combustibile ha il potenziale di alimentare una casa per centinaia di anni. Tuttavia, dopo quattro decenni di esperimenti, la tecnologia è ancora lontana dal dimostrare di poter generare energia a livello commerciale su larga scala. Sinora fusioni con guadagno energetico , cioè con produzione di energia superiore al consumo, hanno avuto luogo solo al Livermore Laboratories.

Il Regno Unito è stato all’avanguardia nella ricerca sulla fusione in gran parte grazie alla decisione di costruire il JET – una collaborazione tra gli Stati membri dell’UE, la Svizzera, il Regno Unito e l’Ucraina – alle porte di Oxford all’inizio degli anni Ottanta.

Il JET è stato inaugurato dalla Regina Elisabetta II nel 1984, ha creato il primo plasma di deuterio e trizio nel 1991 e ha raggiunto il record mondiale di energia prodotta nel 1997. Nel 2021 JET ha stabilito un’altra pietra miliare, producendo in una reazione di cinque secondi una quantità di energia sufficiente a far bollire circa 60 bollitori, anche se si tratta di una quantità di energia di gran lunga inferiore a quella consumata dall’esperimento.

Secondo le attuali tempistiche del governo, la macchina STEP non entrerà in funzione prima dell’inizio del 2040. Ma l’urgenza ambientale e politica potrebbe anticipare i tempi, anche perché ci sono esperimenti che promettono di produrre centrali a fusione ben prima, come quelli del MIT.

“Valuteremo molto attentamente l’opportunità di accelerare i progressi”, ha dichiarato David Gann, presidente inaugurale di UK Industrial Fusion Solutions, l’ente governativo responsabile della realizzazione dell’impianto.

L’intelligenza artificiale, in particolare l’apprendimento automatico, è destinata a svolgere un ruolo chiave in STEP, consentendo agli scienziati di testare versioni digitali della tecnologia prima di impegnarsi in un progetto, ha dichiarato Gann.

Avvicinando il plasma surriscaldato alla parete della macchina, i tokamak sferici possono in teoria essere più compatti e utilizzare magneti più piccoli e meno costosi. Questo potrebbe renderne più facile la commercializzazione, anche se richiederà immense opere di ingegneria.

I tokamak riscaldano il plasma a temperature 10 volte superiori a quelle del centro del Sole e utilizzano l’elio liquido a una temperatura prossima allo zero assoluto – meno 273 C – come refrigerante per i loro magneti superconduttori.

“Nel raggio di due metri l’uno dall’altro abbiamo il luogo più caldo del sistema solare e alcune delle temperature più fredde della Terra”, ha dichiarato Joe Milnes, ex capo delle operazioni JET e ora direttore esecutivo per l’ingegneria e il calcolo presso la UKAEA. “Come si fa a creare una macchina in grado di affrontare questa sfida? Bisogna darsi da fare e realizzarla”.

Un vantaggio della fusione è che, a differenza della fissione nucleare, non crea combustibile radioattivo esaurito che deve essere conservato in silos sicuri per migliaia di anni.  Il problema derivante dalla fusione è la produzione di neutroni che, paradossalmente, possono però essere utilizzati diversamente, per creare isotopi radioattivi con finalità diverse o per l’utilizzo nelle centrali a fissione. Comunque il problema della fusione normale con produzione di neutroni sarà il principale problema di queste macchine.