Il burning plasma: la via per raggiungere la fusione nucleare

La tecnica sta compiendo passi da gigante nel settore della fusione nucleare. Si tratta di ottenere energia illimitata e relativamente pulita riproducendo sulla Terra il processo energetico che alimenta le stelle. L’anno scorso alcuni scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory in California sono riusciti a ottenere il famigerato “burning plasma”. Sapete che cos’è?

Fusione nucleare grazie al burning plasma

Il traguardo ottenuto dai ricercatori californiani è strabiliante: il burnig plasma ha raggiunto l’incredibile potenza di 1,3 megajoule di energia per cento trilionesimi (miliardesimi di miliardesimi) di secondo. Gli addetti ai lavori hanno svelato in due nuovi studi come sono arrivati a questa potenza. Un dettaglio lascia senza fiato: la capsula del carburante era larga solo un millimetro, ma la sua produzione era pari a circa il 10% di tutta l’energia della luce solare che colpisce la Terra ogni istante.

Il plasma è uno dei quattro stati fondamentali della materia. È una sostanza costituita da un gas di ioni ed elettroni liberi. In pratica, è la forma di materia più diffusa nell’Universo, poiché proviene per lo più  dalle stelle (incluso il Sole). Ma questo plasma può essere anche generato artificialmente. Come? Riscaldando un gas neutro o sottoponendolo a un forte campo elettromagnetico. Un burning plasma (plasma in fiamme) è di base una reazione ottenuta dal riscaldamento del plasma. Ma per riscaldarlo bisogna per forza partire da una reazione di fusione che coinvolge ioni di plasma termico.

Una reazione senza precedenti

La reazione indotta dai ricercatori californiani ha espulso un’energia spaventosa proprio grazie alla fusione che ha riscaldato il carburante sotto forma di plasma così caldo da consentire ulteriori reazioni di fusione. Questo, appunto, è il cosiddetto “burning plasma”. Tale fenomeno, come anticipato, si verifica quando il riscaldamento delle reazioni di fusione diventa la fonte dominante di riscaldamento nel plasma. Un riscaldamento più alto di quello necessario per avviare o far ripartire la fusione.

I due nuovi studi sono stati pubblicati sulla rivista Nature. Entrambi descrivono gli esperimenti con il burning plasma condotti nei mesi che hanno preceduto la reazione da dieci quadrilioni di watt. Un lavoro molto importante in vista del futuro. Siamo in pratica vicini a un nuovo regime di fisica del plasma che offrirà una vasta gamma di conoscenze per l’intera comunità scientifica che studia la fusione nucleare.

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Prima di questo fenomenale record, i ricercatori avevano già ottenuto 170 kilojoule di energia da un pellet di soli duecento microgrammi di combustibile a idrogeno. Questo combustibile era racchiuso in una capsula di policarbonato diamantato all’interno di un piccolo cilindro di uranio impoverito e rivestito d’oro, noto come hohlraum.

La dinamica della fusione

Per innescare la fusione gli scienziati americani hanno utilizzato ben centonovantadue laser situati all’interno di una struttura grande come un edificio di dieci piani.

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Ovviamente ci vorrà ancora del tempo per raggiungere una vera e propria fusione nucleare. Eppure i progressi sono innegabili. Anche in Cina, intanto, i ricercatori sono alle prese con sperimentazioni simili. Siamo a un punto di svolta? Di certo il burning plasma si rivelerà un’arma in più.

Altri esperimenti sono in corso nel reattore europeo JET. La fusione potrebbe fornire elettricità quasi illimitata, utilizzando piccole quantità di combustibile reperibili ovunque sulla Terra, da materie prime poco costose.