La ricerca del Sacro Graal dell'energia

Ok, cerchiamo di mettere la cosa in prospettiva. L'energia da fusione è fondamentalmente il sacro graal dell'energia pulita. È ciò che alimenta il sole, produce zero emissioni di carbonio, crea rifiuti radioattivi minimi e utilizza un combustibile praticamente illimitato (l'idrogeno, che si può ottenere dall'acqua). Se riuscissimo a sfruttare la fusione sulla Terra, avremmo essenzialmente una fonte di energia pulita e illimitata in grado di far funzionare la civiltà per millenni.

Allora perché non abbiamo ancora centrali a fusione? Perché, amici miei, è ridicolosamente difficile da realizzare.

Per oltre 70 anni, gli scienziati hanno lavorato su quello che viene chiamato il criterio di Lawson: una regola matematica che indica se il plasma (lo stato della materia supercaldo in cui avviene la fusione) può rimanere abbastanza caldo e denso, per un tempo sufficientemente lungo, da sostenere le reazioni di fusione senza necessitare di un riscaldamento esterno costante. Pensatela come il tentativo di mantenere acceso un falò in condizioni incredibilmente avverse. L'obiettivo è rendere il fuoco abbastanza caldo da permettergli di autoalimentarsi.

Il punto però è questo: quel criterio ha detto agli scienziati quali condizioni fossero necessarie, ma non come raggiungerle nel modo più efficiente.

L'analogia della montagna che aiuta davvero

Ecco dove la cosa si fa interessante. Gli scienziati del Princeton Plasma Physics Lab — che sinceramente penso meritino molta più attenzione di quella che ricevono — hanno deciso di affrontare questo problema in modo diverso.

Immaginate che il percorso verso l'accensione della fusione sia come una catena montuosa. La destinazione (la fusione sostenibile) si trova dall'altra parte. L'approccio tradizionale è stato essenzialmente quello di cercare di scalare direttamente la cima più alta: rendere il plasma super denso prima, e poi iniettare enormi quantità di calore finché non avviene l'accensione.

Ma questi ricercatori si sono chiesti: "E se ci fosse un passo di montagna? Un modo per aggirarla?"

I loro nuovi calcoli suggeriscono che assolutamente sì. Invece di aumentare prima la densità, cosa succederebbe se riscaldassimo il plasma prima di comprimerlo? È come scegliere di passare attraverso un passo di montagna invece di scalare la vetta. Si raggiunge comunque la stessa destinazione, ma si usa molta meno energia per arrivarci.

Il Dr. Luis Delgado-Aparicio l'ha descritto magnificamente: "Molte aziende vogliono scalare la montagna frontalmente e spendere un'energia enorme per arrivarci. Passate invece dal giro della cima. Raggiungete lo stesso posto in modo molto più intelligente e usate molta meno energia."

Cos'è il "Sella di Cordey"?

Ora, devo parlarne perché è davvero affascinante. I ricercatori hanno identificato qualcosa chiamato "sella di Cordey" nel loro panorama matematico.

In geografia, una sella è un punto basso tra due vette montuose: fondamentalmente un passaggio naturale attraverso le montagne. Nella fisica della fusione, la sella di Cordey rappresenta il percorso più efficiente attraverso il confine tra il plasma che necessita di riscaldamento esterno e il plasma che può sostenersi da solo tramite la fusione.

Ecco un modo semplice per pensarci: gli scienziati misurano l'efficienza della fusione usando un valore chiamato "Q". Un valore Q di 5 significa che le reazioni di fusione stanno producendo cinque volte più energia di quanta ne stia venendo immessa. La sella di Cordey in un sistema idealizzato si trova intorno a Q=5 — il che sembra molto, ma in realtà è il percorso facile per attraversare il confine. Il problema è che i sistemi di fusione reali presentano complicazioni (impurità, intensi campi magnetici) che spostano la posizione di questa sella.

Capire dove si trovi effettivamente quella sella per qualsiasi progetto di reattore è cruciale per sapere se l'intero progetto sia addirittura fattibile.

Perché questo è importante per il futuro

Questa ricerca potrebbe avere implicazioni enormi per la progettazione dei futuri reattori a fusione, in particolare i tokamak e gli stellarator — i dispositivi a forma di ciambella che utilizzano potenti campi magnetici per contenere il plasma a temperature più calde del nucleo del sole.

Ecco cosa mi entusiasma: stiamo vivendo in un momento davvero straordinario per la ricerca sulla fusione. Tra questa scoperta di Princeton, il storico traguardo della fusione laser del National Ignition Facility e i miliardi che affluiscono nelle aziende private di fusione, siamo più vicini che mai all'energia da fusione pratica.

La fusione ci salverà dal cambiamento climatico domani? No. Si tratta ancora di tecnologie complesse, costose e che richiederanno anni. Ma scoperte come questa scorciatoia di Princeton potrebbero rendere l'ultimo tratto del viaggio molto più breve e meno costoso.

Dopo sette decenni passati a cercare di scalare la montagna, si scopre che potrebbe esserci stata una via panoramica fin dall'inizio. E personalmente? Io sono prontissimo.

Fonte: ScienceDaily