Il più grande reattore nucleare al mondo promette di combattere il cambiamento climatico

Entrando nell’immensa sala di cemento che ospita la macchina, cullati dallo scoppio regolare di un potente sistema di ventilazione, ci si immerge in un covo che ricorda l’atmosfera irreale di film di fantascienza come 2001: Odissea nello spazio o Solaris. In fondo alla sala, un cilindro corazzato di 15,5 metri di altezza e 13,7 metri di diametro, costellato di tubi, pompe e impalcature degne di una cattedrale: è il JT-60SA, attualmente il più grande reattore a fusione nucleare operativo al mondo.

Il progetto innovativo

L’energia di fusione, che fa brillare il Sole e le altre stelle, “è stata una delle principali ricerche nel campo dell’energia, fin dai primi tentativi negli anni ’50 e ’60 di trovare un modo per riprodurre la potenza del Sole sulla Terra“, ha dichiarato Sam Davis, il ricercatore tedesco-britannico responsabile del progetto JT-60SA.

Questo progetto congiunto tra Giappone e Unione Europea è stato inaugurato lo scorso dicembre dopo 15 anni di lavoro presso il Naka Fusion Institute, a un centinaio di chilometri a nord-est di Tokyo. La lunga ricerca mondiale sulla fusione è ora stimolata dall’urgenza della crisi climatica.

Il riscaldamento globale è “una minaccia immediata” e come tale “deve essere affrontato con le soluzioni che già abbiamo“, come le energie rinnovabili. Ma in futuro, “la fusione nucleare potrà certamente contribuire al mix energetico“, aggiunge Davis, anche se è cauto nell’indicare un calendario.

La fusione nucleare

La fusione nucleare “non genera CO₂” e non produce rifiuti radioattivi a lunga vita, poiché non utilizza “né uranio né plutonio“, spiega Takahiro Suzuki, vice capo del team giapponese JT-60SA. La fusione utilizza due atomi di idrogeno leggero presenti in quantità molto elevate sulla Terra, direttamente o indirettamente: il deuterio e il trizio.

“Con un solo grammo di questo combustibile, possiamo ottenere un’energia equivalente a quella di otto tonnellate di petrolio“, sottolinea Suzuki. Si tratta di un processo opposto alla fissione, la tecnica utilizzata nelle attuali centrali nucleari, che prevede la rottura dei legami dei nuclei atomici pesanti.

“Nella fusione nucleare non c’è una reazione a catena, quindi la reazione si ferma facilmente“, a differenza della fissione, sottolinea Suzuki. Questo è un aspetto positivo per la sicurezza, ma un grave inconveniente quando si punta a una produzione continua di energia.

Come si crea la fusione nucleare

Per produrre la fusione, dobbiamo creare il plasma – un gas caldo caricato elettricamente – e mantenerlo a temperature incredibilmente elevate, di almeno 100 milioni di gradi Celsius. Occorre inoltre controllare la densità del plasma e confinarlo per tenerlo lontano dalle pareti della camera a vuoto a forma di anello in cui viene generato, altrimenti la fusione si arresterebbe immediatamente.

JT-60SA

Il JT-60SA è un “tokamak“, un reattore a fusione in cui il plasma è controllato e confinato da mega-magneti. È un progetto satellite di Iter, il gigantesco tokamak in costruzione nel sud della Francia, un programma di ricerca internazionale il cui completamento è già stato rimandato più volte a causa di numerosi contrattempi, facendo schizzare alle stelle i suoi costi astronomici – diverse decine di miliardi di euro.

Il JT-60SA sarà una sorta di laboratorio su larga scala per facilitare il futuro avvio di Iter. Inoltre, sarà “complementare“, in quanto consentirà di eseguire alcuni esperimenti in modo diverso, spiega Davis.

Alla fine del 2022, gli americani sono stati i primi a riuscire a produrre una quantità di energia da fusione superiore a quella necessaria per alimentare la reazione, elemento essenziale per rendere questa fonte energetica praticabile in futuro. Per ottenere questo risultato, gli Stati Uniti hanno utilizzato un’altra tecnica di fusione, il confinamento inerziale, utilizzando un laser ultrapotente.

“Ci sono ancora enormi sfide tecniche da superare per poter ripetere (questo processo, ndr) in modo utile“, e non solo per “una piccola frazione di secondo“, avverte Davis. A suo avviso, i tokamak a magneti superconduttori come JT-60SA e Iter sono un modo “molto più adatto” per ottenere un giorno una produzione regolare di elettricità.

Ma anche in questo caso la strada da percorrere è ancora lunga. Attualmente detenuto dalla Cina, il record mondiale di mantenimento di un plasma a 120 milioni di gradi Celsius è di soli 101 secondi. Il JT-60SA è progettato per funzionare a 200 milioni di gradi Celsius per un massimo di 100 secondi. Per raggiungere questo obiettivo ci vorranno ancora alcuni anni, non ultimo il tempo necessario per aggiornare considerevolmente i sistemi di riscaldamento del plasma.