Per Eurofusion è record: 59 MJ di energia prodotta da fusione

Risultati scientifici storici, che possono definirsi da record. Presso l’impianto Jet (Joint European Torus), situato a Culham nel Regno Unito, sono stati prodotti 59 MJ di energia, livello che raddoppia e supera di gran lunga il precedente record di 21,7 MJ, stabilito nel 1997 sempre al Jet, il più grande e potente tokamak in funzione al mondo, che ha sede presso la UK Atomic Energy Authority (Ukaea).

Il nuovo record dei 59 MJ di energia

Questo risultato conferma le previsioni teoriche e le motivazioni alla base del progetto Iter, finalizzato a garantire energia sicura e a bassa emissione di CO2. La campagna sperimentale è stata progettata da Eurofusion per prepararsi in vista dell’avvio della sperimentazione sul progetto internazionale Iter. Il lavoro è frutto di fisici e ingegneri di Eurofusion, Consorzio europeo per lo sviluppo della fusione nucleare.

Il progetto internazionale Iter

Il progetto internazionale Iter, che si propone di realizzare un reattore a fusione nucleare di tipo sperimentale, in grado di produrre un plasma di fusione con più potenza rispetto a quella richiesta per riscaldare il plasma stesso, è in corso di realizzazione a Cadarache (sud della Francia). È sostenuto da sette partner: Cina, UE, India, Giappone, Corea del Sud, Russia e Stati Uniti e mira a dimostrare la fattibilità tecnica e scientifica dell’energia da fusione.

“Questo successo rappresenta una svolta per il futuro dell’energy mix e degli obiettivi di decarbonizzazione al 2050, ma è anche un’opportunità economica per le nuove tecnologie”, ha affermato stamane durante l’evento digitale di presentazione dei risultati scientifici il ministro della scienza del Regno Unito George Freeman, che ha continuato: “Questa tecnologia è il futuro per l’energia e l’energy mix, spero in una sua commercializzazione nel prossimo futuro”.

L’ambasciatore dell’UE in UK, João Vale de Almeida, anch’esso alla presentazione dei risultati ha dichiarato: “Credo in questa cooperazione di scienziati e ingegneri, ma soprattutto di nazioni, per un un nuovo quadro di cooperazione internazionale. Oggi rappresento l’UE e mi voglio congratulare con scienziati ed ingegneri, oggi è il vostro giorno perchè avete raggiunto nuovi record e avete dimostrato chiaramente che la fusione può rappresentare un’altra via per la decarbonizzzazione”.

Il dott. Bernard Bigot, direttore generale di Iter, ha aggiunto in una nota stampa: “Un processo di reazione di fusione in deuterio e trizio, sostenuto a questo livello di potenza, prossima alla scala industriale, rappresenta una clamorosa conferma per tutti coloro che sono impegnati nella ricerca sulla fusione a livello globale. Per il progetto Iter, i risultati ottenuti su Jet sono un forte elemento di fiducia nel fatto che siamo sulla strada giusta nel percorso verso la dimostrazione della piena potenza di fusione”.

Tony Donné, Eurofusion programme manager, ha rimarcato: “Questo è il risultato di anni di preparazione da parte del team Eurofusion di ricercatori provenienti da tutta Europa. Il record ottenuto, e soprattutto quello che abbiamo appreso sulla fusione in queste condizioni operative e il fatto che i risultati confermino pienamente le predizioni, mostrano che siamo sulla strada giusta verso un mondo futuro in cui l’energia da fusione giocherà un ruolo importante. Se riusciamo a mantenere la fusione per cinque secondi, potremo farlo per cinque minuti e poi per cinque ore, se scaliamo al funzionamento delle future macchine a fusione. Questo è un grande momento per ciascuno di noi e per tutta la comunità della fusione. Fondamentalmente, l’esperienza sperimentale che abbiamo acquisito in condizioni reali ci dà grande fiducia per la successiva fase di esperimenti previsti su Iter e su Demo, il reattore dimostrativo europeo, progettato per immettere elettricità da fusione in rete”.

Il contributo di Enea al record di energia prodotta dal progetto europeo Jet

Un team di scienziati Enea ha condotto la complessa calibrazione dei sistemi di misura che hanno permesso di misurare con precisione la potenza di fusione prodotta dall’esperimento.
Così Alessandro Dodaro, programme manager del Gruppo di ricerca italiano in ambito Eurofusion e direttore del Dipartimento fusione e tecnologie per la sicurezza nucleare dell’Agenzia: “È con grande emozione che, in rappresentanza di tutta la compagine italiana ho l’onore di coordinare nel programma europeo della fusione, mi congratulo per l’importantissimo risultato raggiunto dal Jet. Questo record potrà convincere anche i più scettici che, condividendo competenze e risorse, il cammino che porterà alla fusione come fonte energetica si è fatto più breve”.

L’energia totale di fusione prodotta è stata pari a 59 MJ, utilizzando, per la prima volta dopo 25 anni, lo stesso mix di combustibili di deuterio-trizio (plasma) che sarà impiegato in Iter e nelle future centrali elettriche a fusione.

È stato battuto il record precedente grazie alla creazione e sostegno di plasmi stabili in grado di generare elevati valori di potenza di fusione, circa 11 MW per cinque secondi a fronte di circa 33 MW di potenza di riscaldamento immessa dall’esterno.
I cinque secondi degli esperimenti recenti possono sembrare pochi, ma sono invece dieci volte più lunghi dei tempi tipici in cui si sviluppano instabilità nel plasma che tendono a spegnere le reazioni di fusione.

Gli esperimenti di Jet sono limitati dai magneti in rame e dai loro sistemi di raffreddamento, che possono gestire il carico di calore solo per cinque secondi, ma dovrebbe essere relativamente semplice estendere la durata del plasma in Iter, dotato di magneti superconduttori raffreddati criogenicamente, in grado di mantenere il campo magnetico richiesto indefinitamente.

“Questo risultato rappresenta il coronamento dello sforzo collettivo della comunità degli scienziati europei che lavorano alla fusione nell’ambito del Consorzio Eurofusion. E il nuovo record stabilito a Oxford ha permesso di sviluppare una migliore conoscenza dei plasmi in regimi avanzati e nuove diagnostiche all’avanguardia che consentono di comprendere il comportamento della fusione del plasma in condizioni reattoristiche a un livello di dettaglio non possibile con gli esperimenti precedenti e in regimi stazionari per tempi lunghi. Si tratta di un’importante conferma per le operazioni in Iter che dovrà produrre fino a 500 MW di potenza di fusione, con un guadagno di potenza fino a dieci, per durate di decine di minuti fino alle ore”, ha spiegato Dodaro.

Jet non è in grado di produrre più energia dalla fusione di quanta ne sia necessaria fornire per mantenere il plasma alle temperature richieste, a differenza di quanto farà Iter, nonostante si sia avvicinato a questo obiettivo, generando alti livelli di potenza di fusione che producono effetti misurabili di auto-riscaldamento del plasma stesso, che gli scienziati sono ora in grado di studiare.

L’Europa ha concordato la Fusion Roadmap, un piano di ricerca e sviluppo sulla fusione con l’obiettivo finale di sviluppare una centrale elettrica dimostrativa (Demo) in grado di produrre per la prima volta energia elettrica da immettere in rete.