Pochi giorni fa, per 20 secondi il “Sole Artificiale” cinese ha raggiunto la temperatura di 160 milioni di gradi Celsius e per 101 secondi i 120 milioni di °C . Questi sono i nuovi record mondiali che incoraggiano gli studi in questo settore per raggiungere una nuova forma di energia nucleare in grado o di darci energia elettrica illimitata.
La svolta è stata annunciata da Gong Xianzu, ricercatore dell’Istituto di fisica del plasma dell’Accademia cinese delle scienze (ASIPP), responsabile dell’esperimento condotto a Hefei, capitale della provincia di Anhui, nella Cina orientale.

Il Tokamak East di Hefei

Il reattore Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) è un dispositivo di ricerca sperimentale sulla fusione nucleare molto avanzato; è situato presso l’Istituto di Fisica del Plasma dell’Accademia Cinese delle Scienze (ASIPP) a Hefei, in Cina.
Lo scopo del sole artificiale è replicare il processo di fusione nucleare, che è la stessa reazione che alimenta il sole.
L’EAST è uno dei tre principali tokamak sperimentai attualmente in funzione in tutto il paese. Oltre all’EAST, la Cina sta utilizzando il reattore HL-2A e J-TEXT. Nel dicembre 2020, HL-2M Tokamak, il più grande e avanzato dispositivo di ricerca sperimentale sulla fusione nucleare della Cina, è stato avviato con successo per la prima volta, e questo fatto può essere considerato come una pietra miliare nella crescita delle capacità di ricerca sull’energia nucleare della Cina.
Da quando è diventato operativo per la prima volta nel 2006, l’EAST ha stabilito diversi record per la durata del confinamento di plasma estremamente caldo. Il progetto EAST fa parte della struttura International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), che diventerà il più grande reattore a fusione nucleare del mondo quando sarà operativo nel 2035. Il progetto include i contributi di diversi paesi, tra cui India, Corea del Sud, Giappone, Russia e gli Stati Uniti.

Come funziona il “sole artificiale” EAST?
Il dispositivo EAST Tokamak è progettato per replicare il processo di fusione nucleare effettuato dal sole e dalle stelle.
Sebbene la fissione sia un processo più facile da eseguire, genera molte più scorie nucleari. Come la fissione, anche la fusione non emette gas serra ed è considerata un processo più sicuro con un minor rischio di incidenti. Una volta padroneggiata, la fusione nucleare potrebbe potenzialmente fornire energia illimitata a costi molto bassi.
Perché avvenga la fusione nucleare, vengono applicati un calore e una pressione tremendi sugli atomi di idrogeno in modo che si fondano insieme. I nuclei di deuterio e trizio, entrambi presenti nell’idrogeno, vengono fatti fondere insieme per creare un nucleo di elio, un neutrone insieme a molta energia.
Il carburante viene riscaldato a temperature di oltre 150 milioni di gradi C in modo da formare una “zuppa” di plasma caldo di particelle subatomiche. Con l’aiuto di un forte campo magnetico, il plasma viene tenuto lontano dalle pareti del reattore per garantire che non si raffreddi e perda il suo potenziale per generare grandi quantità di energia. Il plasma è confinato per lunghi periodi affinché la fusione abbia luogo.
Il reattore EAST ha stabilito un nuovo record venerdì 28 maggio 2021 quando ha raggiunto una temperatura del plasma di 216 milioni di gradi Fahrenheit ed è anche riuscito a funzionare per 20 secondi a 288 milioni di gradi Fahrenheit. Per avere un giusto riferimento, si pensi che il nucleo del sole raggiunge circa 15 milioni di gradi Celsius, il che significa che il reattore è stato in grado di toccare temperature 10 volte più calde di quella della stella che ci illumina.

Le criticità del sistema
La fusione nucleare è un processo attraverso il quale vengono prodotti alti livelli di energia producendo una quantità di rifiuti pericolosi inferiore rispetto ai metodi utilizzati attualmente. Ai nostri giorni, l’energia nucleare viene prodotta attraverso la fissione nucleare, un processo in cui il nucleo di un atomo pesante viene diviso in due o più nuclei di atomi più leggeri con la conseguente produzione di scorie nucleari e grossi rischi per le popolazioni presenti sul territorio circostante alla centrale. Va ricordato che anche la fusione nucleare produce delle scorie residue che si degradano però in poche centinaia di anni anziché in decine di migliaia, quando non in milioni di anni come nel caso della fissione. La fusione nucleare sarà sicuramente un progresso verso un mondo più pulito ma è comunque un problema per la sicurezza dell’uomo. C’è anche da dire che nessuno sa cosa potrebbe succedere se le sospensioni magnetiche di questo plasma venissero meno ed esso invece di fluttuare nel vuoto dovesse entrare in contatto con la materia…
Un’altra criticità da prendere in considerazione riguarda i costi per queste ricerche. Senza contare i ritardi già intercorsi nelle ricerche, a livello mondiale, si tratta di una ricerca costosissima e ad altissimo rischio, alla fine della quale potrebbero venire spesi miliardi di dollari per niente. Miliardi che potevano essere magari impiegati per la transizione verso l’energia solare. Inoltre, vanno considerati altri fattori imprevedibili sul lungo periodo che potrebbero intervenire nel frattempo vanificando tutti gli sforzi effettuati. Ad esempio, ammettiamo che si sviluppasse la fotonica (che consiste nel produrre energia direttamente dai fotoni che arrivano in quantità mostruose dal sole anziché convertendoli in elettroni come attualmente fa il fotovoltaico), oppure che si riuscisse a sfruttare in modo commerciale il magnetismo gravitazionale dell’orbita terrestre. Tutte tecniche che teoricamente hanno le stesse probabilità di successo della fusione nucleare.

Solo tra una quarantina d’anni sapremo se potremo utilizzare la fusione nucleare
Il prossimo obiettivo per gli scienziati che lavorano al reattore sperimentale è quello di mantenere l’alta temperatura per un lungo periodo di tempo, in modo da poter effettivamente produrre l’energia che ci serve.
In precedenza, l’EAST aveva raggiunto una temperatura record di 100 milioni di gradi Celsius, nel 2018.
Questo è un passo nella giusta direzione per quanto riguarda lo sviluppo verde della Cina, ha detto Lin Boquiang al Global Times. “È più simile a una tecnologia futura che è fondamentale per la spinta allo sviluppo verde della Cina”, ha affermato. Ma mentre questo è uno sviluppo significativo, Boquiang ha detto che ci sono ancora ben tre decenni prima che la Cina sia in grado di vedere un sole artificiale pienamente funzionante.
La Cina non è l’unico paese che ha raggiunto alte temperature del plasma. Nel 2020, il reattore KSTAR della Corea del Sud aveva stabilito anch’essa un record mantenendo una temperatura del plasma di oltre 100 milioni di gradi Celsius per 20 secondi.

Fonti: xinhuanet.com; indianexpress.com; cetri-tires.org