Il reattore cinese sperimentale a fusione nucleare, spesso chiamato “sole artificiale”, ha raggiunto un traguardo fondamentale sostenendo il plasma ad alta densità oltre i limiti operativi precedentemente stabiliti. Questo progresso avvicina l’umanità all’obiettivo a lungo ricercato di un’energia pulita quasi illimitata, anche se le applicazioni pratiche restano lontane decenni.
La sfida della fusione
La fusione nucleare, il processo che alimenta il sole, promette energia abbondante senza i rifiuti radioattivi associati alla fissione nucleare o le emissioni di gas serra dei combustibili fossili. Tuttavia, replicare questo processo sulla Terra è incredibilmente difficile. Uno dei maggiori ostacoli è mantenere il plasma stabile : materia surriscaldata in cui gli atomi si fondono insieme. Il plasma tende a diventare instabile ad alte densità, arrestando la reazione. Questa instabilità è governata da quello che gli scienziati chiamano il Limite di Greenwald.
Come la Cina ha superato il limite
Il reattore sperimentale avanzato superconduttore Tokamak (EAST) in Cina ha superato questo limite controllando attentamente l’interazione del plasma con le pareti del reattore. I ricercatori hanno messo a punto la pressione iniziale del gas combustibile e la frequenza del riscaldamento a microonde per mantenere il plasma stabile a densità da 1,3 a 1,65 volte oltre il limite di Greenwald. Ciò ha permesso loro di raggiungere uno stato precedentemente teorizzato chiamato “regime privo di densità”, in cui la stabilità viene mantenuta anche all’aumento della densità.
“I risultati suggeriscono un percorso pratico e scalabile per estendere i limiti di densità nei tokamak e nei dispositivi di fusione al plasma di prossima generazione.” – Ping Zhu, co-autore principale
Questa non è la prima volta che il limite di Greenwald viene superato. Anche la struttura DIII-D del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e i ricercatori dell’Università del Wisconsin-Madison hanno ottenuto risultati simili. Tuttavia, il successo di EAST segna la prima volta che il plasma è stato mantenuto nel regime privo di densità, confermando una teoria chiamata autoorganizzazione della parete plasmatica (PWSO). PWSO suggerisce che un’interazione equilibrata tra plasma e pareti del reattore può stabilizzare anche il plasma estremamente denso.
Perché è importante
La ricerca sulla fusione è un processo lento e incrementale. Anche se l’energia da fusione è ancora lontana decenni, il superamento del limite di Greenwald rappresenta un passo avanti fondamentale. La maggiore densità consente collisioni atomiche più frequenti, riducendo l’energia necessaria per innescare una reazione autosufficiente.
La Cina e gli Stati Uniti stanno collaborando al Reattore sperimentale termonucleare internazionale (ITER) in Francia, il più grande tokamak del mondo, che dovrebbe iniziare a produrre reazioni di fusione su vasta scala entro il 2039. I progressi in strutture come EAST influenzeranno direttamente lo sviluppo dei futuri reattori, spingendo i confini di ciò che è possibile nell’energia da fusione.
Nonostante i progressi, la fusione rimane una scienza sperimentale. Anche se il potenziale è enorme, non risolverà l’attuale crisi climatica. Tuttavia, potrebbe fornire una fonte di energia sostenibile per le generazioni a venire.
