Il primo reattore a fusione costruito in ambito scolastico è italiano

Ilprogetto scientifico di un diciottenne italiano sta facendo parlare di sé da una parte all’altra dell’oceano, battendo ogni record. Il primo e unico reattore nucleare a fusione, costruito in un ambiente scolastico, lo ha realizzato Cesare Mencarini, studente del Cardiff Sixth Form College Cambridge originario di Jesi. Come progetto dell’Extended project qualification ha costruito un dispositivo avanzato, che non solo gli ha garantito i massimi voti, ma gli ha anche permesso di esporre il suo lavoro al Cambridge Science Festival, riscuotendo un eccezionale successo.

Lo scopo del reattore è quello di produrre le condizioni necessarie affinché la fusione abbia luogo e Mencarini è riuscito ad ottenere plasma. Il percorso tuttavia non è stato semplice: prima di intraprendere l’ambizioso progetto, ha dovuto convincere i suoi insegnanti che il dispositivo era sicuro e impiegando poi altri 18 mesi per trasformare la sua visione in realtà. Canale Energia lo ha intervistato affinché ci raccontasse questo affascinante progetto.

Date le limitazioni del budget a tua disposizione, poco più di 5.000 sterline (circa 6.000 euro), pari al 25% dell’importo richiesto, per realizzare le parti del reattore hai dovuto essere creativo, anche per quanto riguarda il design. Come hai vinto la sfida tecnica fino ad arrivare ad ottenere plasma?

Il componente più costoso del reattore è la camera di reazione, ossia la sfera centrale realizzata in acciaio inossidabile, dove avverrà la reazione di fusione una volta completato il reattore. Una camera di questo tipo, prefabbricata da un’azienda specializzata in sistemi sotto vuoto, ha un costo compreso tra 6.000 e 7.000 euro, praticamente l’intero budget a disposizione. Per questo motivo, ho scelto il diametro del reattore in base alle mie esigenze e successivamente ho commissionato la realizzazione di flange e semi-sfere su misura.

Utilizzando software Cad, ho generato i disegni tecnici e li ho inviati al laboratorio dell’università di Cambridge, dove esperti hanno tagliato i componenti e saldato la camera secondo le specifiche. Alla fine di questo lungo processo, sono riuscito a ridurre i costi a poco oltre i 700 euro, un decimo del prezzo iniziale. Ulteriori riduzioni dei costi sono state ottenute grazie all’acquisto di pompe per il vuoto tramite piattaforme come eBay, che permettono di accedere a componenti a prezzi più bassi rispetto ai rivenditori tradizionali.

Infine, ho riorganizzato la disposizione delle flange, riducendo il numero di connettori e porte necessari. Questo ha permesso di diminuire il numero di flange saldate alla camera, riducendo così i costi di manodopera. Inoltre, tutte le flange fissate alla camera sono di tipo CF, in grado di garantire una tenuta superiore rispetto ad altri tipi come KF o Iso.

Ricercatori di tutto il mondo stanno studiando la fusione nucleare come fonte di energia pulita e potenzialmente inesauribile, ma ancora difficile da raggiungere. Il tuo dispositivo ne crea le condizioni e il direttore del College ha affermato che il tuo lavoro avrà un impatto significativo sull’industria energetica del futuro. Al di là del risultato ottenuto, cosa rende davvero originale il tuo dispositivo?

Il mio dispositivo non è un’innovazione originale, poiché da decenni molte persone costruiscono dispositivi simili che, dal punto di vista teorico, risultano troppo inefficienti per generare elettricità a scopi commerciali. Tuttavia, a differenza di molti altri, ho implementato un sistema di controllo a distanza in cui tutto viene gestito da una serie di Arduino e Raspberry Pi, che comunicano tra loro per scambiarsi dati e istruzioni. L’utente può visualizzare questi dati e controllare il reattore attraverso un’interfaccia programmata in Python.

Il risultato della fusione nucleare all’interno del reattore è la produzione di neutroni, particelle prive di carica che interagiscono con altri atomi quando collidono con i loro nuclei. Se ciò accade, il nuovo atomo diventa instabile e radioattivo, dando luogo a un processo chiamato “attivazione”. Questo fenomeno può essere sfruttato a nostro vantaggio, ad esempio utilizzando materiali come il molibdeno-99 per la produzione di isotopi medici, utili per rilevare ostruzioni nell’intestino o in altri organi interni. Questo isotopo, una volta ingerito, emette radiazioni beta che possono essere tracciate dall’esterno del corpo umano.

Altri utilizzi includono la generazione di neutroni per l’analisi di vari materiali, al fine di comprendere il loro comportamento in tali condizioni. L’obiettivo principale di questo progetto era una sfida personale, che mi ha permesso di combinare e mettere in pratica tutte le competenze acquisite fino ad ora.

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L’ispirazione per il progetto ti è arrivata da YouTube. Qual è il messaggio che lanci ai giovani per incoraggiarli a sviluppare idee innovative nel campo dell’energia pulita e modellare un futuro energetico sostenibile?

Credo che, soprattutto per i più giovani, sia essenziale uscire dalla propria comfort zone e intraprendere progetti che mettano alla prova le proprie conoscenze. Questo non solo aiuta a sviluppare i propri interessi o a scoprire nuove passioni, ma anche a creare una rete di contatti con esperti di diversi settori.

Durante il mio percorso nella costruzione del reattore, ho stretto molte connessioni con persone delle università di Cambridge, Oxford e Bristol, che non solo mi hanno supportato in vari aspetti del progetto, ma mi hanno anche insegnato nuovi argomenti, come la simulazione dei neutroni tramite modelli Monte Carlo. Ho appreso molte nozioni, anche al di fuori del campo della fusione nucleare, grazie a questo unico e stimolante progetto.

Hai condiviso i risultati del tuo progetto su LinkedIn. In quali modi possono essere d’aiuto i social network per promuovere la conoscenza e la diffusione delle tecnologie rinnovabili?

I social network hanno la capacità di diffondere informazioni in tempi molto rapidi. Su piattaforme come LinkedIn, ad esempio, è possibile, con pochi click, condividere ricerche, progetti, innovazioni e molto altro. È un modo efficace per connettere esperti di diversi settori e collaborare alla creazione di nuove invenzioni. Questo fenomeno non si limita solo alle tecnologie rinnovabili, ma si estende a qualsiasi campo della ricerca, dall’ingegneria alla medicina.

Inoltre, i social media permettono di ricevere feedback e commenti in modo semplice e veloce, elementi fondamentali per migliorare i propri progetti. Ad esempio, esiste un forum online chiamato fusor.net, dove centinaia di persone consultano le pubblicazioni di utenti che tentano di costruire un fusore. Ci sono numerose risorse che coprono generosamente sia l’aspetto tecnico che la teoria fisica. Chi costruisce reattori è incoraggiato a condividere la propria documentazione e discutere dei vari aspetti del processo di progettazione e costruzione. Per me, questo è stato estremamente utile, poiché esperti e persone con grande esperienza mi hanno fornito suggerimenti su come affrontare i problemi o migliorare il reattore stesso.

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