1. Selezione degli isotopi:
- I combustibili più comuni utilizzati nelle reazioni di fusione nucleare sono gli isotopi dell'idrogeno, in particolare il deuterio (D) e il trizio (T).
- Il deuterio è relativamente abbondante e si trova nelle fonti d'acqua naturali. Il trizio, invece, è scarso ma può essere prodotto con vari metodi, come l'attivazione dei neutroni.
2. Reazione di fusione:
- La reazione di fusione primaria prevede la combinazione di due nuclei:un nucleo di deuterio e uno di trizio. Questo processo provoca il rilascio di un nucleo di elio e di un neutrone, insieme a una quantità significativa di energia sotto forma di raggi gamma.
3. Velocità di reazione e sezioni trasversali:
- In una reazione di fusione, la probabilità che due nuclei si fondano è rappresentata dalla sezione trasversale di fusione (σ). Questo parametro dipende dalle velocità relative e dall'energia dei nuclei coinvolti.
- La sezione trasversale di fusione è funzione della temperatura e della densità del carburante. A temperature più elevate, i nuclei hanno velocità più elevate, portando ad una maggiore probabilità di fusione.
4. Rapporto isotopico ottimale:
- Per determinare la proporzione più adatta di deuterio e trizio, è fondamentale considerare le rispettive sezioni trasversali e la velocità di reazione complessiva.
- I dati determinati sperimentalmente indicano che una miscela DT con circa il 50% di deuterio e il 50% di trizio produce una sezione trasversale relativamente più alta e, quindi, una velocità di reazione di fusione più elevata rispetto ad altri rapporti DT. Questa particolare composizione consente la generazione di più energia e consente che le reazioni di fusione avvengano a temperature più basse rispetto ai combustibili di deuterio puro o trizio puro.
5. Potenza di fusione:
- L'energia prodotta dalle reazioni di fusione nucleare è influenzata da diversi parametri, tra cui la velocità della reazione di fusione, l'energia rilasciata per reazione e la massa complessiva del combustibile.
- Ottimizzando la miscela di carburante e le condizioni operative (temperatura e densità), è possibile massimizzare la produzione di energia da fusione garantendo al contempo un consumo efficiente di carburante e un processo di reazione sostenibile.
È importante notare che mentre la miscela 50%-50% DT è generalmente considerata la composizione ottimale del carburante, la ricerca in corso potrebbe scoprire combinazioni di combustibili alternative o metodi di fusione avanzati che potrebbero migliorare ulteriormente le velocità di reazione e la produzione di energia.
