Roma, 5 apr – È di ieri la notizia che i Laboratori Nazionali di Frascati, area di ricerca che ospita i più prestigiosi enti di ricerca nazionali (Infn, Enea, Cnr etc.) è stata scelta come sede del programma di ricerca Dtt (Divertor Test Tokamak), con la realizzazione di una macchina sperimentale che vuole essere il prototipo per arrivare alla fusione controllata dell’idrogeno. È un riconoscimento importante per i laboratori di Frascati che, anche in questo settore, sono stati un’avanguardia mondiale della ricerca scientifica, prima con il FT (Frascati Tokamak, 1977) e poi con l’FTU (Frascati Tokamak Upgrade, 1989). Ma vediamo di cosa si tratta.
Un “Tokamak” è una macchina di forma toroidale (un anello cavo) ideata dai fisici russi Andrei Shakarov e Igor Tamm nel 1950 che, attraverso il confinamento magnetico di isotopi di idrogeno allo stato di plasma, crea le condizioni affinché si verifichi, al suo interno, la fusione termonucleare allo scopo di estrarne l’energia prodotta. Il Tokamak è una macchina sperimentale in via di ottimizzazione. Recentemente ottimi risultati sono stati raggiunti con i progetti FTU (Italia) e JET (Gran Bretagna). Rosee sono le prospettive introdotte con il progetto, giunto quasi alla versione definitiva, di ITER (Francia). Anche senza addentrarci in descrizioni tecnico-scientifiche, l’obiettivo è presto detto: se riesci a far toccare due neutroni di idrogeno (la sostanza più abbondante dell’universo), questi si “fondono” dando vita a un atomo di elio. Poiché l’atomo di elio pesa meno della somma di due atomi di idrogeno, una piccola parte di massa è trasformata in energia sotto forma di calore. Col calore produci vapore d’acqua che fa girare una turbina e, quindi, un alternatore, e quindi energia elettrica, e quindi energia illimitata, a basso costo ed emissioni zero, stavolta senza “scorie”, per tutta l’umanità.
Il problema è che il neutrone (la massa) di qualsiasi atomo si porta legato un protone che è una carica elettrica di segno positivo, e quindi due protoni di idrogeno si respingono, tanto più forte quanto più sono vicini, e quindi vanno “compressi” l’uno contro l’altro fino a che i due neutroni (la massa) possano toccarsi. La “bomba all’idrogeno” consiste appunto in un nucleo di idrogeno messo “dentro” una bomba atomica (che è a “fissione”), e quindi l’energia della bomba atomica basta a comprimere gli atomi di idrogeno l’uno sull’altro fino a farli toccare. Ma in questo modo la reazione è “incontrollabile” e libera tutta l’energia in un milionesimo di secondo.
La ricerca per ottenere una reazione di fusione controllata è tecnologica: il gas di idrogeno va fatto circolare come ione di idrogeno (il laboratorio di Frascati si chiamava appunto “Gas Ionizzati”) e compresso per via magnetica, vale a dire con campi elettromagnetici molto potenti fino a raggiungere una temperatura di circa 100 milioni di gradi (a cui nessun materiale potrebbe resistere, e quindi ridotto a un sottilissimo filo sospeso all’interno di un campo magnetico circolare, o meglio toroidale). Ma, per ottenere un campo magnetico così forte, gli elettromagneti devono essere “superconduttori (la corrente elettrica ci gira senza resistenza) e quindi a temperature criogeniche (-270 circa, quasi allo zero assoluto, altro limite fisico avvicinabile ma non raggiungibile). Di conseguenza, realizzare un sistema dove si ha un sottile filo di idrogeno ionizzato a 100 milioni di gradi, contenuto da elettromagneti che stanno quasi allo zero assoluto, ed estrarre calore a circa 400 gradi che serve per il ciclo del vapore d’acqua, è parecchio complicato, tant’è che ancora non ci è riuscito nessuno: la tecnologia deve maturare per esperienze successive.
Rispetto ai reattori nucleari a fissione che conosciamo il concetto è tutto diverso:
– il combustibile (l’idrogeno) è all’esterno del reattore, non dentro il reattore (l’uranio) e quindi non può succedere niente: togliendo corrente ai magneti e/o interrompendo il flusso di idrogeno, il reattore si ferma istantaneamente, come quando si spegne una lampadina.
– il prodotto di reazione è l’elio, elemento stabile (non radioattivo) e per nulla pericoloso (si usa ad esempio per gonfiare i palloncini dei ragazzini), che viene prodotto in peso quasi identico a quello dell’idrogeno che hai “fuso” (tranne una piccola quantità di massa che viene trasformata in calore)
Quindi la teoria c’è, si tratta di risolvere enormi problemi di tecnologia (che porteranno via via all’elaborazione di altri concetti e teorie della Fisica), e magari anche stavolta il “genio italico” potrà dare un contributo significativo, e naturalmente ci potranno essere ricadute significative in altri settori (ad esempio su superconduttori che funzionano a temperature più alte di quelle vicine allo zero assoluto, che risolverebbero ad esempio il problema dell’efficienza delle auto elettriche). Per descrivere le ricadute della ricerca in ambito nucleare possiamo anche citare la “Radiochirurgia Gamma“. La diffrazione dei raggi Gamma mediante il reticolo atomico del diamante fu realizzata per la prima volta al mondo proprio presso i laboratori di Frascati nei primi anni ’60. Oggi abbiamo macchine in grado di distruggere un tumore al cervello senza bisogno di operazione chirurgica e, se il tumore è preso in tempo, di risolvere definitivamente la patologia.
Non può dunque che rallegrarci il fatto che la ricerca scientifica e tecnologica italiana torni protagonista in un centro di ricerca nazionale: siamo stati in passato all’avanguardia mondiale e potremo tornare a occupare il posto da protagonisti che siamo capaci di esprimere.
Luigi Di Stefano
Per approfondire la tematica: http://www.fusione.enea.it/FTU/index.html.it
1 commento
Finalmente si smuove qualcosa. Mi dispiace quasi inquinare un bell’articolo sulla ricerca parlando di politica, ma questo è un passo avanti essenziale non solo verso il progresso tecnologico ma anche verso l’indipendenza energetica. Per non parlare degli altri innumerevoli vantaggi di questo tipo di ricerca, uno fra tanti l’opportunità per gli scienziati Italiani, da troppo tempo frustrati di fronte a uno Stato e una comunità che non li apprezza a dovere, di ottenere un po’ di meritata gloria.
Attendo l’inevitabile ondata di giornaletti in preda al panico, con titoli come “LA FINE DEL MONDO INIZIA IN ITALIA”. Almeno stavolta non tireranno in ballo i buchi neri. Spero. Ma non ci metterei la mano sul fuoco.