Un nuovo tipo di reattore a fusione costruito in un laboratorio governativo

La fusione nucleare è la fonte energetica del futuro? In ogni caso, può produrre fino a milioni di volte più energia delle risorse fossili. Per poter sfruttare questo potere in modo sicuro ed economico, i ricercatori stanno raddoppiando i loro sforzi. In un recente progresso, i ricercatori hanno utilizzato magneti permanenti, anziché elettromagneti, per confinare il plasma di reazione. Il primo, che mira a ridurre significativamente i costi di costruzione e di esercizio dei reattori a fusione.

Per riassumere brevemente le nozioni di base, la fusione nucleare avviene quando due atomi leggeri si combinano insieme per formare un atomo più pesante. Questo fenomeno libera una grande quantità di energia, molto più di quella prodotta dalla fissione nucleare. Quest'ultimo consiste nel dividere un atomo pesante in due o più atomi più leggeri. La fissione è la reazione utilizzata negli odierni reattori nucleari.

Negli ultimi decenni, i ricercatori hanno concentrato la loro ricerca sulla fusione nucleare con l’obiettivo di ottenere una fonte di energia pulita, sicura e più abbondante che mai. Tuttavia, sebbene alcuni impianti siano ora in grado di avviare una reazione di fusione (e di sostenerla per un periodo molto breve), renderla una fonte di energia commercialmente valida pone diverse sfide.

In particolare, è necessario controllare con precisione il processo di fusione e cattura, il tutto utilizzando reattori economicamente sostenibili. Riguardo quest’ultimo punto, gli esperti del Princeton Plasma Physics Laboratory (USA), un centro di ricerca sulla fisica del plasma, hanno ottenuto una nuova svolta tecnica nell’ambito del loro progetto di ricerca denominato “MUSE”. La loro innovazione promette di ridurre drasticamente i costi operativi e la complessità dei reattori a fusione.

Confinare efficacemente il plasma

Affinché la reazione di fusione avvenga all'interno del reattore, il plasma (gas ionizzato estremamente caldo) deve essere efficacemente confinato. Quando si raggiungono temperature simili a quelle del centro del sole, il plasma deve essere allontanato dalle pareti del reattore. Nel progetto MUSE il confinamento del plasma è assicurato da una stella. Questo dispositivo è progettato per mantenere il plasma stabile e caldo abbastanza a lungo da consentire la reazione di fusione. L'innovazione sta nell'uso di magneti permanenti in questo processo. Infatti, i reattori a fusione utilizzano generalmente elettromagneti.

“Si rese conto che anche se fossero posizionati accanto ad altri magneti, i magneti permanenti delle terre rare potrebbero generare e mantenere i campi magnetici necessari per confinare il plasma in modo che possano verificarsi reazioni di fusione.», dice uno dei ricercatori di A Ho riferito.

Ridurre i costi

I magneti permanenti, a differenza dei magneti elettromagnetici, non necessitano di elettricità per mantenere il loro campo magnetico. Ciò può ridurre la complessità e i costi associati alla gestione dei campi magnetici nei reattori. Inoltre, questa scelta consente di testare rapidamente diverse configurazioni di confinamento del plasma e di costruire più rapidamente nuovi dispositivi di fusione. “Questa tecnologia ci consente di testare rapidamente nuove idee per il confinamento del plasma e di costruire facilmente nuovi dispositivi.», spiega uno dei membri del team.

Un altro vantaggio dei magneti è la loro disponibilità. I magneti permanenti possono essere acquistati in commercio. Ciò offre ovviamente un vantaggio pratico ed economico, poiché non è necessario sviluppare magneti speciali. Pertanto costi e tempi di realizzazione sono necessariamente ridotti. Devi sapere che progettare gli elettromagneti è difficile e costoso, perché devono avere dimensioni precise, il che significa un margine di errore molto ridotto.

Nel loro esperimento, i ricercatori hanno utilizzato un semplice alloggiamento stampato in 3D per posizionare magneti permanenti. La capacità di utilizzare la stampa 3D consente di creare e testare rapidamente strutture complesse, il che è essenziale per la progettazione di reattori a fusione sperimentale.