L'impianto del reattore sperimentale termonucleare internazionale a Saint-Paul-Lez-Durance, Francia, è completo al 50 per cento. ANNE-CHRISTINE POUJOULAT/Getty Images

Il vasto paesaggio di gru edili e di edifici parzialmente completati, insieme a un massiccio anello di metallo e acciaio, è stato descritto come un "moderno Stonehenge" dal New York Times nel marzo 2017. È passato un decennio dall'inizio della costruzione dell'impianto del reattore sperimentale termonucleare internazionale, noto come ITER. Il progetto, che coinvolge 35 nazioni tra cui gli USA, mira a dimostrare che la fusione nucleare - la combinazione di isotopi di idrogeno per formare elio, lo stesso processo attraverso il quale le stelle generano luce e calore, potrebbe essere una valida fonte futura di generazione di energia per un mondo affamato di energia.

Il progetto è stato perseguitato da ritardi e ha visto il suo costo previsto quasi quadruplicare nel corso degli anni a 18 miliardi di euro ($ 22 miliardi), e persino un rapporto del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti del 2016 a sostegno del progetto ha espresso incertezza sul fatto che alla fine avrà successo. All'inizio di dicembre 2017, I funzionari di ITER hanno annunciato di aver raggiunto un importante traguardo, completando il 50 percento del lavoro di costruzione totale necessario per raggiungere "Primo plasma". Quella fase iniziale dell'operazione, in cui l'idrogeno sarà trasformato in un caldo, gas caricato elettricamente, attualmente è previsto che si verifichi nel 2025. (Ci vorrà un altro decennio di lavoro perché ITER generi energia).

"Quando dimostreremo che la fusione è una valida fonte di energia, alla fine sostituirà i combustibili fossili bruciati, che sono non rinnovabili e non sostenibili, "Bernardo Bigotto, direttore generale di ITER, spiegato in una dichiarazione sul sito web del progetto. "La fusione sarà complementare al vento, solare, e altre energie rinnovabili. ... Dimostrando la fattibilità della fusione come un pulito, sicuro, e quasi illimitata fonte di energia, possiamo lasciare una forte eredità per le generazioni future".

In una e-mail, Il professore della Columbia University Gerald A. Navratil, un importante ricercatore sull'energia da fusione il cui lavoro ha influenzato la progettazione di ITER, descrive la pietra miliare della costruzione come un "evento significativo nello sviluppo dell'energia da fusione pratica".

ITER conterrà il tokamak più grande del mondo, un dispositivo magnetico sviluppato per la prima volta da ricercatori sovietici alla fine degli anni '60, che simula essenzialmente il calore e la pressione intensi all'interno della fornace interna di una stella. Secondo una spiegazione sul sito web di ITER, il dispositivo utilizza una potente corrente elettrica per abbattere il gas idrogeno, strappando via gli elettroni dai nuclei per formare plasma - un caldo, gas caricato elettricamente. Quando le particelle di plasma si eccitano e si scontrano, si scaldano, alla fine raggiungendo una temperatura compresa tra 100 e 300 milioni di gradi Celsius (circa 180 milioni a 360 milioni di gradi Fahrenheit). A quel punto, i nuclei di idrogeno sono così energizzati da poter superare la loro naturale tendenza a respingersi l'un l'altro, in modo che possano fondersi per formare elio. Nel processo, rilasciano enormi quantità di energia.

Come spiega questo articolo della World Nuclear Association, i tokamak sperimentali generano energia da decenni. Ma così lontano, hanno richiesto più energia per funzionare di quella generata dalla fusione. Ma ITER spera di superare questa limitazione, in parte, con dimensione pura. L'articolo del New York Times di marzo 2017 sul progetto descrive il tokamak alto 100 piedi (30,5 metri) e allungato per altri 100 piedi di diametro, e una descrizione sul sito web di ITER dice che peserà più di 25, 000 libbre (23 tonnellate), con un volume di 30, 000 piedi cubi (840 metri cubi). È 10 volte la capacità di qualsiasi dispositivo precedente.

Più grande è decisamente meglio

Come spiega il sito web di ITER, un dispositivo più grande con più volume crea più potenziale per le reazioni di fusione, aumentando la produzione di energia e rendendo il dispositivo più efficiente. Se funzionerà come previsto quando sarà pienamente operativo nel 2035, ITER utilizzerà 50 megawatt di potenza in ingresso per generare 500 megawatt di energia da fusione, sotto forma di calore. Sebbene ITER non utilizzerà tale energia per generare elettricità, ha lo scopo di aprire la strada alle future generazioni di centrali elettriche a fusione che lo farebbero.

Un reattore in costruzione nel sito nel sud della Francia. BORIS HORVAT/Getty Images

"La progettazione dell'esperimento ITER si basa su un'estrapolazione conservativa delle prestazioni di fusione dai nostri dispositivi di fusione esistenti, " Navratil scrive nella sua e-mail. "C'è fiducia che le dimensioni e l'intensità del campo magnetico di ITER ci consentiranno di raggiungere il suo obiettivo di produrre 500 megawatt di energia da fusione con 50 megawatt di potenza immessa nel plasma. Poiché ITER è un esperimento che produce per la prima volta un plasma autoriscaldato a forte fusione, useremo questi risultati per confermare la nostra comprensione dello stato del plasma in fiamme, e potrebbe scoprire alcuni nuovi importanti fenomeni di fisica del plasma. Le informazioni che otteniamo da ITER forniranno la base per progettare con sicurezza il nucleo del prossimo passo nello sviluppo dell'energia da fusione, che mirerebbe a produrre elettricità netta e porre le basi per la distribuzione commerciale di sistemi energetici da fusione."

Vantaggi rispetto all'energia nucleare

Secondo un comunicato stampa di ITER, le centrali elettriche a fusione alla fine sarebbero paragonabili in termini di costi alle centrali nucleari convenzionali. Ma a differenza delle centrali elettriche, gli impianti di fusione non produrrebbero scorie radioattive, insieme al costoso problema di cosa farne. La fusione avrebbe anche un grande vantaggio sui combustibili fossili, in quanto non pomperebbe enormi quantità di anidride carbonica e altro inquinamento nell'atmosfera e non contribuirebbe al cambiamento climatico.

E come osserva Navratil, la fusione potrebbe avere alcuni vantaggi anche rispetto alle fonti di energia rinnovabile a basse emissioni di carbonio.

"In caso di successo, le centrali elettriche a fusione basate sulle prestazioni del plasma da fusione in ITER fornirebbero una fonte di energia elettrica continua priva di carbonio senza gli inconvenienti dei sistemi di energia eolica e solare, che producono elettricità solo per una parte della giornata e necessitano di sistemi di accumulo di energia o di "backup" per supportare una rete elettrica stabile, " Spiega Navratil. "Dati i molti trilioni di dollari coinvolti nella nostra infrastruttura del sistema energetico, la disponibilità di una tale fonte di energia a fusione più avanti in questo secolo sarà un'aggiunta molto importante alle nostre fonti di energia elettrica senza carbonio".

Ora è interessante

Secondo ITER, un volume di idrogeno delle dimensioni di un ananas ha il potenziale per generare tanta energia attraverso la fusione quanto 10, 000 tonnellate (22, 040 libbre) di carbone.