L'inaugurazione della macchina per la fusione più potente del mondo avvicina il sogno di un'energia pulita, sicura e abbondante.
Nella città orientale del Giappone di Naka si erge una torre alta sei piani che è ben lungi dall'essere un edificio ordinario.
Il dispositivo all'interno della struttura cilindrica in acciaio è chiamato tokamak. È progettato per contenere gas surriscaldati vorticosi chiamati plasma a una temperatura fino a 200 milioni di gradi Celsius, più di 10 volte più caldi del nucleo del sole.
Situato a nord-est di Tokyo, il tokamak rappresenta la prossima pietra miliare in una ricerca internazionale decennale volta a rendere l'energia da fusione una realtà e riflette il ruolo guida svolto dall'UE e dal Giappone.
La struttura Naka, nota come JT-60SA, è il risultato di un accordo UE-Giappone del 2007 per lo sviluppo dell'energia da fusione. È il tokamak più potente del mondo ed è stato inaugurato nel dicembre 2023 dopo quasi un decennio di costruzione.
"L'entrata in funzione del JT-60SA rappresenta una pietra miliare molto importante", ha affermato il professor Ambrogio Fasoli, un esperto di fisica italiano che guida un consorzio che ha ricevuto finanziamenti dall'UE per promuovere le prospettive dell'energia commerciale derivante dalla fusione.
Denominata EUROfusion, la partnership riunisce circa 170 laboratori e partner industriali provenienti da 29 paesi. I partecipanti contribuiscono con hardware e personale al JT-60SA.
I reattori a energia di fusione come il JT-60SA replicano i processi che avvengono nel Sole e in altre stelle. Fondendo gli atomi di idrogeno per creare elio e un neutrone che rilasciano energia sotto forma di calore, hanno il potenziale per generare una fonte di energia sicura, pulita e quasi inesauribile.
La fusione è l’inverso della fissione, il processo alla base delle tradizionali centrali nucleari. Mentre la fissione comporta la divisione di un atomo pesante in due atomi leggeri, la fusione combina due atomi leggeri per formarne uno più grande.
A differenza della fissione, la fusione non produce scorie nucleari a vita lunga e non presenta alcun rischio di fusione o reazione a catena.
La ricerca sulla fusione iniziò negli anni '20 quando un astrofisico britannico di nome Arthur Eddington collegò l'energia delle stelle alla fusione dell'idrogeno in elio.
Un secolo dopo, mentre il cambiamento climatico si intensifica e i paesi di tutto il mondo cercano alternative ai combustibili fossili che lo causano, il richiamo della fusione è più forte che mai.
Ma permangono ostacoli significativi. Includono le sfide tecniche legate alla costruzione di reattori le cui pareti non si sciolgono a causa del calore estremo interno, alla ricerca delle migliori miscele di materiali per la produzione di fusione e alla limitazione dell'irradiazione dei materiali all'interno del reattore.
Il commissario europeo per l'Energia Kadri Simson ha partecipato all'inaugurazione del JT-60SA a Naka cinque mesi fa.
Il reattore da 600 milioni di euro è stato costruito congiuntamente da un'organizzazione dell'UE chiamata Fusion for Energy, o F4E, e dagli Istituti nazionali giapponesi per la scienza e la tecnologia quantistica, noti anche come QST.
Quando fu dichiarato attivo, il JT-60SA rivendicò il titolo di più grande tokamak di una struttura fondata 40 anni fa nel Regno Unito chiamata Joint European Torus, o JET.
JT-60SA offrirà fino a 41 megawatt di potenza di riscaldamento rispetto ai 38 MW del JET.
"Abbiamo acceso la macchina e funziona", ha detto Guy Phillips, capo unità per JT-60SA presso F4E. "Siamo riusciti a produrre il volume di plasma più grande mai realizzato con un dispositivo del genere, il che è un grande risultato. Ma questo è stato solo il primo passo e abbiamo ancora molto lavoro da fare."
JT-60SA informerà i lavori sul prossimo tokamak pianificato:ITER, il più grande esperimento di fusione del mondo.
Grande il doppio del JT-60SA, ITER è in costruzione su un sito di 180 ettari nel sud della Francia.
F4E gestisce il contributo dell'Europa a ITER, che riunisce 33 paesi, nonché al JT-60SA, la cui durata di vita prevista è di circa 20 anni.
Con la conferma che i sistemi principali del JT-60SA funzionano, il reattore entrerà in uno spegnimento programmato per due o tre anni mentre verrà aggiunto un sistema di energia termica esterno e altri verranno aggiornati.
"Quando avvieremo la fase operativa successiva, saremo in grado di andare molto oltre con la produzione del plasma e di comprendere diverse configurazioni", ha affermato Phillips.
La continuità è una caratteristica forte della ricerca sulla fusione.
Prima di rivolgere la loro attenzione al JT-60SA, i ricercatori di EUROfusion hanno lavorato sul JET.
L'impianto ha battuto il proprio record per la più grande quantità di energia prodotta da un reattore a energia di fusione prima che vi fossero condotti gli esperimenti finali ed è stato chiuso nel dicembre 2023.
Si stima che l'energia, che misura 69 megajoule in un'esplosione di 5,2 secondi, sia sufficiente ad alimentare 12.000 case.
"I dati sull'energia da fusione rilevati al JET ci ricordano in modo incredibilmente forte quanto bene ora riusciamo a padroneggiare le reazioni di fusione sulla Terra", ha affermato Fasoli.
Data l'importanza del know-how nel settore, sia EUROfusion che F4E gestiscono programmi per coinvolgere e formare nella fusione le future generazioni di scienziati.
Secondo Fasoli, due fattori che frenano l'interesse di alcuni giovani ricercatori per la fusione sono la mancanza di risultati immediati nel campo e uno stigma indiretto, nonché ingiustificato, legato alla fissione nucleare.
"Questo è uno sforzo transgenerazionale", ha detto. "C'è bisogno di istruzione, formazione e strutture che possano mantenere le persone interessate."
La commissaria europea per l'innovazione, la ricerca, la cultura, l'istruzione e la gioventù Iliana Ivanova ha affermato in un evento del marzo 2024 con rappresentanti dell'industria che la collaborazione tra enti pubblici e privati nel campo della fusione è essenziale per accelerare la dimostrazione della generazione di elettricità da fusione.
L'obiettivo è coinvolgere i più grandi stakeholder industriali e le startup nella transizione dal laboratorio alla fabbricazione, il cosiddetto lab to fab.
Secondo Fasoli, ciò significa combinare l'imprenditorialità e la capacità industriale del settore privato con l'ambizione e il realismo del settore pubblico.
Ha affermato che l'energia da fusione potrebbe diventare una realtà entro il 2050.
"Finché remiamo tutti nella stessa direzione, penso che l'orizzonte sia ancora ragionevole", ha detto Fasoli. "Significa che abbiamo bisogno che tutti lavorino insieme."
Ulteriori informazioni:
Fornito da Horizon:rivista europea per la ricerca e l'innovazione
Questo articolo è stato originariamente pubblicato in Orizzonte la rivista dell'UE per la ricerca e l'innovazione.
