Esclusivo: dietro le quinte del più grande dispositivo di fusione nucleare del mondo

Nel cuore della Provenza, alcune delle menti scientifiche più brillanti del pianeta stanno aprendo la strada a ciò che è considerato… L’esperimento scientifico più grande e ambizioso del mondo.

“Stiamo costruendo la macchina più complessa mai progettata“, confida Laban Coblentz.

quello Dimostrare la fattibilità dello sfruttamento della fusione nucleare – La stessa reazione che alimenta il nostro sole e le stelle – su scala industriale.

Per fare questo, nel sud della Francia si sta costruendo la più grande camera di contenimento magnetico del mondo, o tokamak, per produrre energia netta.

L’accordo sul progetto del reattore sperimentale termonucleare internazionale (ITER) è stato formalmente firmato nel 2006 da Stati Uniti, Unione Europea, Russia, Cina, India e Corea del Sud al Palazzo dell’Eliseo a Parigi.

Più di 30 paesi stanno attualmente collaborando alla costruzione del dispositivo sperimentale. daSi prevede che peserà 23.000 tonnellate e resisterà a temperature fino a 150 milioni di gradi Celsius Quando sarà finito.

“In un certo senso è un laboratorio nazionale, un importante istituto di ricerca. Ma ha riunito laboratori nazionali di 35 paesi“, dice a Euronews Next Laban Koblentz, direttore della comunicazione di ITER.

Come funziona la fusione nucleare?

La fusione nucleare sì Il processo mediante il quale due nuclei atomici leggeri si fondono per formare un nucleo più pesantegenerando un massiccio rilascio di energia.

Nel caso del Sole, gli atomi di idrogeno nel suo nucleo si fondono insieme sotto la pressione gravitazionale.

Nel frattempo, sulla Terra si stanno esplorando due metodi principali per generare la fusione.

“Il primo, di cui potresti aver sentito parlare al National Ignition Facility negli Stati UnitiLaban Coblentz ha spiegato.

“È necessario un campione molto piccolo, delle dimensioni di un granello di pepe, di due forme di idrogeno: deuterio e trizio. E lo bombardi con i laser. Quindi fai la stessa cosa [que le soleil]. Schiaccia la pressione aggiungendo calore e ottieni una sferzata di energia E = mc². Una piccola quantità di materia viene convertita in energia“.

Il progetto ITER si concentra su un secondo possibile percorso: Fusione per confinamento magnetico.

“In questo caso abbiamo una stanza molto grande, con una capacità di 800 metri cubi, nella quale mettiamo una piccolissima quantità di combustibile – da 2 a 3 g di combustibile, deuterio e trizio – che eleviamo a 150 milioni di gradi grazie a diversi sistemi di riscaldamento.Labano spiegò a Labano.

“Questa è la temperatura alla quale la velocità di queste particelle è così elevata che invece di respingersi con le loro cariche positive, si combinano e si fondono. E Quando si fondono emettono una particella alfa e un neutrone“.

In un tokamak, le particelle cariche sono confinate da un campo magnetico, ad eccezione dei neutroni altamente energetici che fuoriescono e si scontrano con la parete della camera, trasferendo il loro calore e riscaldando così l’acqua che scorre dietro la parete.

teoricamente, Dal vapore risultante verrà prodotta energia che azionarà la turbina.

“È, in un certo senso, il successore di una lunga serie di dispositivi di ricerca“, spiega Richard Bates, capo del dipartimento scientifico di ITER.

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“La fisica del Tokamak è studiata da circa 70 anni, da quando i primi esperimenti furono progettati e realizzati in Russia negli anni Quaranta e Cinquanta.“, il miglio in più.

Secondo Richard Bates, i primi tokamak erano piccoli dispositivi posizionati su un tavolo.

“Poi, a poco a poco, è diventato sempre più grande, perché sappiamo – grazie al nostro lavoro su questi piccoli dispositivi e ai nostri studi per espanderci gradualmente a modelli più grandi – che per ottenere la potenza della fusione pulita da questi dispositivi, un tokamak di questo la dimensione è necessaria.“, Annunciare.

Vantaggi della fusione

Le centrali nucleari esistono dagli anni ’50 e sfruttano la reazione di fissione, in cui un atomo viene diviso in un reattore, rilasciando un’enorme quantità di energia.

La fissione ha il netto vantaggio di essere un metodo già provato e testato Oggi nel mondo sono in funzione più di 400 reattori a fissione nucleare.

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Ma se i disastri nucleari sono rari nella storia, la catastrofica fusione del reattore 4 di Chernobyl nell’aprile 1986 ci ricorda che tali disastri non sono mai del tutto privi di rischi.

Inoltre, I reattori a fissione producono grandi quantità di rifiuti radioattiviChe di solito sono sepolti in depositi geologici profondi.

Al contrario, ITER sottolinea che un impianto di fusione delle stesse dimensioni produrrebbe energia da una quantità molto minore di input chimici, vale a dire pochi grammi di idrogeno.

“Gli effetti sulla sicurezza non sono nemmeno paragonabili“, nota Laban Coblentz.

“Hai solo da 2 a 3 grammi di sostanza. Inoltre, vengono sfruttati i materiali presenti nell’impianto di fusione, ovvero deuterio e trizio, e i materiali da essi liberati, elio non radioattivo e neutroni. Quindi non ci sono residuiLo stock di materiali radioattivi, per così dire, è molto piccolo“, Aggiunge.

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Insuccessi del progetto ITER

La sfida dell’integrazione, sottolinea Laban Coblentz, è proprio questa Costruire questi reattori nucleari è ancora molto difficile.

“Stai cercando di portare il materiale a 150 milioni di gradi. Provando a farlo con la dimensione desiderata, ecc. È difficile da raggiungere“, Annunciare.

ITER ha sicuramente affrontato le complessità di questo gigantesco progetto.

La tempistica iniziale del progetto ITER prevede l’ottenimento del primo plasma nel 2025 e la piena operatività del sistema nel 2035..

Tuttavia, i contrattempi e i ritardi legati all’epidemia di COVID-19 hanno causato uno spostamento nella tempistica di messa in servizio del sistema e un conseguente aumento del budget.

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Tuttavia, le stime iniziali del costo del progetto ammontavano a 5 miliardi di euro È salito a oltre 20 miliardi di euro.

“Siamo stati sfidati dalla complessità e dalla varietà di nuovi materiali e componenti necessari per creare una macchina unicaLaban Coblentz ha spiegato.

Uno dei maggiori inconvenienti è stato il disallineamento delle superfici di saldatura delle parti della camera a vuoto prodotte in Corea del Sud.

“Quelli che sono arrivati ​​avevano talmente tante non conformità nei punti di saldatura che abbiamo dovuto rifarli.“Dice Laban Coblentz.

“Non è scienza missilistica in questo caso specifico. Non è nemmeno fisica nucleare. Ma era pur sempre una questione di lavorazione e di raggiungimento di un sorprendente grado di precisione, il che era difficile“, Aggiunge.

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Laban Coblentz spiega Il progetto è attualmente impegnato nel processo di risequenziamentoSperando di avvicinarsi il più possibile all’obiettivo del 2035 per avviare le fusioni.

“Invece di concentrarci sulle date previste per il primo plasma, sul primo test della macchina nel 2025, e poi su una serie di quattro passaggi per raggiungere l’energia da fusione nel 2035, salteremo semplicemente il primo plasma. Faremo in modo che i test vengano condotti diversamente per rispettare questa data il più fedelmente possibile“, Annunciare.

Cooperazione internazionale

Per quanto riguarda la cooperazione internazionale, ITER è una sorta di unicorno che è stato in grado di resistere alle tensioni geopolitiche tra diversi paesi coinvolti nel progetto.

“Chiaramente, questi paesi non sono sempre allineati ideologicamente. Se guardi le bandiere sul cantiere in ordine alfabetico, scoprirai che la Cina sventola accanto all’Europa e la Russia accanto agli Stati Uniti“, nota Laban Coblentz.

“Non c’era alcuna certezza sull’impegno di questi paesi a lavorare insieme per 40 anni. Non ci sarà mai la certezza che non ci saranno conflitti“.

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Secondo Alban Coblentz la relativa salute del progetto si spiega con questo fatto Realizzare la fusione nucleare è un sogno condiviso da generazioni.

“Questo è ciò che unisce le forze attuali. Ecco perché è riuscita a sopravvivere alle attuali sanzioni imposte alla Russia dall’Europa e da altri nell’attuale situazione con l’Ucraina“, Aggiunge.

Cambiamenti climatici ed energia pulita

Considerata la portata della sfida posta dal cambiamento climatico, non c’è da meravigliarsi che gli scienziati stiano lavorando per trovare una fonte di energia priva di carbonio per alimentare il nostro mondo.

Ma la fornitura di energia da fusione su scala industriale è ancora molto lontana, e anche ITER lo riconosce Il suo progetto rappresenta una risposta a lungo termine alle preoccupazioni energetiche.

Rispondendo all’idea che la fusione nucleare arriverà troppo tardi per dare un contributo significativo alla gestione della crisi climatica, Laban Koblentz sostiene che l’energia da fusione potrebbe avere un ruolo da svolgere in un lontano futuro.

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“Cosa succederebbe se il livello del mare aumentasse al punto in cui avessimo bisogno di consumare enormi quantità di energia per spostare le città? Se iniziamo ad affrontare le sfide energetiche su questa scala, la risposta alla tua domanda diventa davvero chiara.“, Annunciare.

“Più aspettiamo che la fusione avvenga, più ne abbiamo bisogno. Pertanto, la soluzione più intelligente è metterla in atto il prima possibile.“.

Per ulteriori informazioni su questa storia, guarda il video nel lettore multimediale qui sopra.