Un scoperta sorprendente rende più semplice e realizzabile la Fusione Nucleare Commerciale

Le centrali a fusione commerciali potrebbero essere più economiche e facili da costruire grazie a una scoperta della TAE Technologies che consente ai reattori di generare i propri campi di contenimento senza bisogno di enormi bobine magnetiche e altri sistemi. Una scoperta che semplifica enormemente la possibilità di generare plasma concentrato e che è stata pubblicata su Nature Communication.

Fin dal 1945 si è parlato di un futuro a 25 anni, ma ci sono alcuni punti luminosi all’orizzonte che suggeriscono che l’energia da fusione potrebbe essere realizzata già nel prossimo decennio.

Parte del problema è che il reattore tokamak, il progetto di punta per una centrale a fusione, è diventato un po’ come quell’ampliamento della casa che è sfuggito di mano e ha assorbito molto più tempo e denaro di quanto inizialmente preventivato, fino a far rimpiangere di non averlo mai iniziato.

Quello che riesce normalmente

Ideati per la prima volta da Igor Tamm e Andrei Sakharov negli anni ’50, i tokamak utilizzano un campo magnetico toroidale per contenere il plasma di idrogeno e mantenerlo alla pressione e alla temperatura simile a quella del sole, necessarie per innescare la fusione. Il problema è che, nel corso di decenni di sviluppo, i progetti dei tokamak sono diventati giganteschi, con enormi e complicate bobine magnetiche superconduttrici per generare i campi di contenimento e sistemi di riscaldamento elettromagnetico altrettanto complessi ed enormi.

Il risultato è che il tokamak più grande pesa 23.000 tonnellate ed è ancora molto lontano dall’essere utilizzato.

Utilizzando un diverso tipo di reazione di fusione e un nuovo progetto di reattore, la TAE sostiene di aver trovato un modo più semplice ed efficiente di costruire un reattore commerciale rispetto a un tokamak. Il reattore Norm è stato realizzato abbandonando il campo toroidale a favore di uno lineare, basato sul principio della configurazione inversa del campo (FRC).

Il reattore Norm

La soluzione della TAE  Technologies

In sostanza, l’FRC elimina le massicce bobine magnetiche facendo sì che il plasma produca il proprio campo magnetico di contenimento. Dopo aver accelerato ioni di idrogeno ad alta energia e aver dato loro una carica elettricamente neutra, questi vengono iniettati come fascio nel plasma. Quando si scontrano con il plasma, le particelle del fascio vengono ri-ionizzate, mentre l’energia della collisione riscalda il plasma.

L’aspetto più intelligente è che in questo modo si creano correnti toroidali nel plasma. Quando queste si intensificano, il campo magnetico utilizzato inizialmente per contenere il plasma si inverte e il plasma inizia a generare il proprio campo di contenimento. Questo campo può essere configurato in tempo reale per garantire la stabilità e regolare la pressione come richiesto.

Secondo il TAE, un reattore FRC può produrre una potenza di fusione fino a 100 volte superiore a quella di un tokamak, a parità di intensità del campo magnetico e di volume del plasma. Ciò consente di progettare un reattore lineare sorprendentemente semplice, più economico da costruire e gestire. Utilizzando un nuovo sistema di iniezione del fascio neutro, l’azienda afferma di essere riuscita a migliorare un precedente reattore sperimentale, riducendo le dimensioni e la complessità della macchina e abbattendo i costi del 50%.

Norm rispetto al predecessore Norman come dimensioni

Una fusione aneutronica

Inoltre, l’FRC consente a un reattore di funzionare con la fusione aneutronica protone-boro. Cioè una reazione di fusione che fonde un nucleo di idrogeno e un atomo di boro-11 invece di due atomi degli isotopi dell’idrogeno, deuterio e trizio. Si chiama aneutronica perché invece di produrre un neutrone, la reazione p+¹¹B→3α+8,7MeV produce tre particelle alfa (nuclei di elio-4) e molta energia.

Questa soluzione è interessante perché meno neutroni producono meno danni al reattore, l’energia rilasciata sotto forma di particelle cariche è più facile da sfruttare, sono necessarie meno schermature e il boro-11 è relativamente abbondante e non è radioattivo.

Interazione boro – protoni

Il nuovo reattore si chiama Norm perché è significativamente più corto di Norman, il suo predecessore. Questo perché il nuovo sistema FRC ha permesso agli ingegneri di eliminare i lunghi tubi di quarzo alle due estremità della camera, utilizzati per la creazione del plasma attraverso collisioni supersoniche durante l’iniezione del plasma.

I dati ricavati da Norm saranno utilizzati per la costruzione del reattore successivo, Copernicus, che porterà a Da Vinci, il prototipo commerciale di TAE che dovrebbe entrare in servizio nel prossimo decennio.

“Con Norm abbiamo superato le restanti complessità dell’FRC e, grazie al suo successo, TAE ha ridotto materialmente il rischio di Copernicus”, ha dichiarato Michl Binderbauer, CEO di TAE. Il raggiungimento dell’NBI rappresenta un punto di svolta per la ricerca e lo sviluppo di TAE nel campo della fusione, tracciando un percorso per la realizzazione di dispositivi semplificati che rispondano direttamente alle metriche critiche dal punto di vista commerciale: costo, efficienza e affidabilità”.

Questa pietra miliare accelera significativamente il percorso di TAE verso la fusione commerciale dell’idrogeno-boro, che fornirà una fonte di energia sicura, pulita e virtualmente illimitata per le generazioni a venire”.