Il più grande reattore a fusione nucleare al mondo sta prendendo forma a due passi da noi

È un momento di grande euforia per chi lavora nel campo della fusione nucleare: il sogno di creare energia pulita "illimitata" sembra a portata di mano, e uno dei più grandi progetti di questo tipo (se non il più grande) sta prendendo forma a pochi chilometri da noi, nel Sud della Francia (se, più praticamente, vi state chiedendo quali siano le migliori app per controllare i consumi elettrici, non lasciatevi sfuggire il nostro approfondimento). 

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), che in latino significa "viaggio", è un progetto lanciato nel 2006 con una joint venture firmata a Parigi tra Stati Uniti, Unione Europea, Russia, Cina, India e Corea del Sud, e che prevede la costruzione di quella che viene definita dal capo dell'iniziativa Laban Coblenz "la macchina più complessa mai progettata", un reattore a fusione nucleare in grado di dimostrare che la tecnologia può essere sfruttata a livello industriale.

In termini più chiari, ITER vuole dimostrare che la fusione nucleare può essere sfruttata per produrre energia elettrica "infinita" e pulita per le nostre case. 

La sfida è incredibilmente audace, non solo per le dimensioni del reattore, che dovrebbe pesare 23.000 tonnellate e resistere a temperature fino a 150 milioni di gradi centigradi una volta completato, ma anche per gli investimenti, che in pochi anni sono lievitati da 5 miliardi di euro a oltre 20. 

Ma il momento è propizio: la fusione nucleare funziona. Appena un mese fa abbiamo annunciato i successi di un progetto simile del National Ignition Facility (NIF) degli Stati Uniti, che però sfrutta una tecnologia diversa per creare la reazione. 

Giusto per ricapitolare di cosa stiamo parlando, a differenza della fissione nucleare, sfruttata dai reattori nucleari attualmente in funzione nel mondo, la fusione nucleare è la stessa reazione che alimenta le stelle come il Sole, e avviene quando i nuclei di due o più atomi si uniscono tra loro formando il nucleo di un nuovo elemento chimico.

Se gli elementi hanno un numero atomico basso (fino a 26 e 28), la reazione è incredibilmente esotermica, ma per farla avvenire bisogna vincere la fortissima repulsione elettromagnetica. Ecco perché bisogna prima di tutto fornire una quantità di energia enorme al sistema per avviare la reazione (un processo chiamato ignizione), che deve essere confinata a causa delle temperature elevatissime (come dicevamo, nell'ordine dei 150 milioni di gradi centigradi). 

Negli Stati Uniti si prendono due isotopi dell'idrogeno, il deuterio e il trizio, gli si spara contro un laser, si aggiunge calore e si ottiene un'esplosione di energia: una piccola quantità di materia viene convertita in energia.

All'ITER invece si sfrutta un concetto diverso. Si ha una camera di 800 metri cubi con 2-3 g di combustibile (deuterio e trizio) che vengono portati a 150 milioni di gradi. A questa temperatura la velocità le particelle invece di respingersi si combinano e si fondono, formando una particella alfa e un neutrone.

Dando il via a una reazione che genera più energia di quella immessa. 

Per confinare questa reazione si utilizza un campo elettromagnetico a forma di "ciambella" chiamato tokamak, un acronimo russo (perché i primi studi sono a opera di scienziati russi negli anni '50) per "camera toroidale con spire magnetiche". Toroidale viene dal latino torus, che significa cuscino a forma di ciambella.

Le particelle cariche sono quindi confinate dal campo elettromagnetico, mentre i neutroni altamente energetici che vengono creati sfuggono e colpiscono la parete della camera, trasferendovi il loro calore e riscaldando così l'acqua che scorre dietro la parete. L'acqua viene trasformata in vapore e aziona una turbina, che produce così energia elettrica. 

Il progetto è così importante che ha resistito alle sanzioni contro la Russa per l'invasione dell'Ucraina, ma oltre a un aumento dei costi ha subito numerosi ritardi. 

Se in origine si prevedeva l'avvio del primo plasma nel 2025 e la messa in funzione per il 2035, diversi imprevisti, tra cui il COVID-19, hanno fatto slittare queste date, oltre a far lievitare i costi.

Al momento non abbiamo ancora date definitive, ma il tempo stringe e, per quanto grandioso, l'ITER è un prototipo, non una soluzione a lungo termine: il reattore serve solo a dimostrare la fattibilità della tecnologia, non a produrla per le nostre case. 

Quello è ancora lontano, ma Coblentz avverte: più aspettiamo a sviluppare questa tecnologia più ne avremo bisogno.