La principale critica alla fusione nucleare è stata che il suo vasto potenziale come fonte commerciale di energia è sempre stato fuori portata.

Ma un gruppo dei migliori scienziati e ricercatori sulla fusione della nazione ha appena pubblicato un rapporto al Dipartimento dell'Energia che chiede agli Stati Uniti di costruire un impianto pilota di fusione entro il 2040. Il rapporto di 80 pagine, scritto dal comitato consultivo per le scienze dell'energia da fusione, erano due anni di lavoro.

"Ciò che è emerso con forza da questo è un reale senso che il portafoglio della scienza dell'energia da fusione dovrebbe davvero ruotare verso una missione energetica e la realizzazione di tale missione è lo sviluppo e il funzionamento di un impianto pilota di fusione negli anni 2040, "ha detto Wayne Solomon, che ha ricoperto il ruolo di co-presidente del comitato. "Quella (data target) è un tipo di cosa in linea nella sabbia."

Il rapporto traccia un percorso strategico per gli Stati Uniti nel tentativo di sviluppare la fusione nucleare come fonte virtualmente illimitata di energia priva di carbonio.

La fusione nucleare differisce dalla fissione, quale è il processo utilizzato nelle centrali nucleari commerciali, come la stazione di generazione nucleare di San Onofre, ora chiusa. La fissione divide i nuclei degli atomi per creare energia mentre la fusione fa collidere i nuclei di idrogeno e si fondono in atomi di elio che rilasciano enormi quantità di energia, rilasciando essenzialmente la stessa quantità di energia che alimenta le stelle.

La tecnologia della fusione è stata fondamentale nello sviluppo della bomba all'idrogeno negli anni '50, ma un pacifico, l'applicazione commerciale della fusione come fonte di energia ha attratto scienziati per decenni.

Mentre gli operatori degli impianti di fissione devono far fronte al combustibile esaurito radioattivo, o rifiuti, che è rimasto indietro, l'emivita della maggior parte dei radioisotopi contenuti nella fusione è inferiore a dieci anni e i componenti attivati ​​in un reattore a fusione sono sufficientemente bassi da essere riciclati o riutilizzati entro 100 anni.

Quando si verifica un disturbo durante il processo di fusione, il plasma si raffredda in pochi secondi e la reazione si arresta, prevenendo così il rischio di un crollo o di un incidente come quello di Fukushima.

"Ha davvero un grande potenziale per soddisfare le esigenze energetiche dell'umanità, ora e nel futuro, a un livello che probabilmente nient'altro può effettivamente fare, " disse Salomone, che è anche il direttore di Scienza e tecnologia per l'energia da fusione magnetica presso la General Atomics, l'azienda di San Diego è stata a lungo associata alla ricerca sulla fusione.

Ma non esistono reattori a fusione commerciali. Infatti, l'energia di fusione è stata generata solo per brevissimi periodi in laboratorio, portando a un'osservazione ironica fatta nel corso degli anni dagli scettici secondo cui la fusione come fonte di elettricità è sempre lontana 30 anni.

Nel 2018, il Dipartimento dell'Energia ha invitato il Comitato consultivo per le scienze dell'energia da fusione a elaborare una strategia a lungo termine per la fusione come fonte di energia. Il comitato ha raggiunto ampie fasce della comunità della fusione e il rapporto uscito a metà dicembre ha ricevuto un ampio sostegno.

Oltre alla richiesta di un impianto pilota negli anni 2040, il comitato raccomanda strutture sperimentali per comprendere meglio la scienza e la tecnologia del plasma.

Cos'è il plasma? Alle temperature estreme necessarie per la fusione nucleare, gli elettroni vengono separati dai nuclei e un gas diventa un plasma, uno stato ionizzato della materia. L'energia da fusione e i plasmi sono indissolubilmente legati, con un reattore a fusione che richiede un "plasma in fiamme" che è confinato e controllato al suo interno.

Sono stati fatti progressi nella scienza del plasma presso il DIII-D National Fusion Facility che la General Atomics opera come appaltatore per il Dipartimento dell'Energia. A DIII-D, una camera a vuoto metallica a forma di ciambella chiamata tokamak è circondata da magneti incredibilmente potenti. Il carburante costituito da isotopi di idrogeno può essere convertito in plasma riscaldando il carburante a più di 150 milioni di gradi Fahrenheit.

A ITER ci si aspetta molti più progressi nella fusione, un progetto internazionale multimiliardario in costruzione in Francia. Gli Stati Uniti sono uno dei partner globali dell'esperimento, infatti, General Atomics sta fornendo uno dei pezzi chiave del progetto, che dovrebbe iniziare le operazioni nel dicembre 2025.

Ma ITER non catturerà l'energia che produrrà sotto forma di elettricità. Piuttosto, spera di aprire la strada allo sviluppo di future centrali elettriche a fusione.

La relazione del comitato consultivo per le scienze dell'energia da fusione invita a costruire su ciò che verrà appreso a ITER.

"Ora è il momento di muoversi in modo aggressivo verso lo spiegamento dell'energia da fusione, " ha detto il rapporto, che è stato approvato all'unanimità dai 22 membri del comitato, che includeva due membri di San Diego:Solomon e Christopher Holland dell'UC San Diego.

Il rapporto del comitato ha avvertito che gli Stati Uniti rischiano di rimanere indietro rispetto ad altri paesi nella ricerca sulla fusione, sviluppo e operazioni. Ma non ha fornito una stima del costo di un impianto pilota di fusione o suggerimenti per potenziali siti.

In questa prima fase, Solomon ha detto che il comitato non ha voluto azzardare ipotesi.

"Ci sono una vasta gamma di opinioni su quanto potrebbe dover costare una particolare struttura o su cosa dovrebbe effettivamente comportare la sua particolare missione, "Salomone disse, "quindi abbiamo deciso di non percorrere quella strada".

Il rapporto ora va all'ufficio di Scienze dell'energia da fusione del Dipartimento dell'Energia, che valuterà le raccomandazioni e valuterà cosa dovrebbe essere implementato e quali richieste di finanziamento fare al Congresso.

Solomon ha affermato che il rapporto ha ricevuto "feedback positivi" dallo staff di Capitol Hill. Ci sarà un cambiamento ai vertici del Dipartimento dell'Energia, con il presidente eletto Joe Biden che nomina l'ex governatrice del Michigan Jennifer Granholm come segretaria.

"La fusione ha generalmente avuto un forte sostegno bipartisan, " Ha detto Solomon. "E dato che la nuova amministrazione ha indicato un interesse nell'affrontare il cambiamento climatico e simili, Mi auguro e mi aspetto che questo riceva un sostegno continuo".

2021 Il San Diego Union-Tribune.
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