Lo scorso dicembre, i ricercatori del National Ignition Facility (NIF), parte del Lawrence Livermore National Laboratory in California, hanno fatto la storia: hanno raggiunto l'”accensione”. L’accensione avviene quando una reazione di fusione genera più energia di quanta ne consumi e diventa autosufficiente.
La struttura ha erogato 2,05 megajoule di energia a una capsula contenente gli isotopi di idrogeno deuterio (2H) e trizio (3H) con un laser, inducendo la fusione. La reazione ha rilasciato 3,15 megajoule (MJ) di energia, più di quella impiegata nella reazione. Questa è la prima volta che l’impresa è stata realizzata in laboratorio da quando è iniziata la ricerca sulla fusione controllata alla fine degli anni ’50.
Poiché il deuterio si trova in relativa abbondanza nell’oceano, si ritiene che abbia una riserva di combustibile illimitata. Un altro vantaggio è che la fusione non produce emissioni atmosferiche nocive come la CO2. Sfruttare la fusione per l’energia commerciale potrebbe quindi fornire una nuova fonte di energia pulita e sostenibile, quindi naturalmente la pubblicità attorno a questa ricerca è stata eccitante e piena di speranza.
Tuttavia, l’energia di fusione commerciale è ancora una realtà lontana, e la svolta al NIF è solo un passo di un lungo cammino. La reazione è durata solo una frazione di un momento e mentre l’energia che la reazione ha prodotto era superiore all’energia erogata al bersaglio, non era minimamente sufficiente a pareggiare il consumo energetico totale dell’esperimento.
Per saperne di più sul futuro della fusione, Università contattato il professor Eugene Shwageraus, il professor Geoff Parks e il dottor Paul Cosgrove, ricercatori in ingegneria nucleare presso l’Università di Cambridge. Hanno spiegato che la reazione deve diventare ancora più efficiente, aumentando la produzione di energia (o riducendo l’energia in ingresso) di ordini di grandezza. Hanno anche evidenziato le sfide che si dovranno affrontare nel convertire l’output della reazione in energia elettrica utile su scala commerciale, un processo che deve ancora essere dimostrato.
Tutti e tre i ricercatori hanno menzionato che, nonostante una fornitura di combustibile essenzialmente illimitata e quindi a basso costo, il costo totale associato alla fusione non è insignificante e presenta un altro ostacolo importante alla commercializzazione. Ad esempio, né le forniture di uranio (utilizzato per la fissione) né quelle di deuterio (utilizzato nella fusione) presentano vincoli intrinseci a questi metodi: in effetti, il Prof. Shwageraus ha sottolineato che la fornitura di combustibile rappresentava solo una frazione del costo dei reattori a fissione esistenti e lo stesso si sarebbe visto per la fusione. “Sia la fissione che la fusione hanno combustibile essenzialmente illimitato e, in entrambi i casi, ciò non implica elettricità a basso costo”.
Ci sono inoltre molte incertezze sui costi associate alla progettazione, costruzione e manutenzione di reattori a fusione e centrali elettriche. Queste hanno già afflitto la ricerca sulla fusione; ITER è il più grande progetto di fusione in costruzione oggi, con un costo pianificato di 22 miliardi di $. Il Dipartimento dell’energia degli Stati Uniti (che sta contribuendo finanziariamente al progetto), tuttavia, ha previsto che i costi saranno ancora più alti: un totale di 65 miliardi di $, triplicando la fattura già elevata. ITER contesta questa affermazione.
Anche i materiali del reattore dovranno essere costantemente sostituiti a causa del bombardamento con neutroni ad alta energia, poiché potrebbero essere “attivati” in queste condizioni. Mentre i prodotti di attivazione dei neutroni prodotti in un reattore a fusione hanno una durata relativamente breve, richiedono lo stesso tipo di misure di smaltimento di qualsiasi rifiuto nucleare. Il Prof. Shwageraus spiega: “sebbene i volumi e l’attività dei rifiuti sarebbero ovviamente ordini di grandezza inferiori rispetto ai reattori a fissione, i requisiti per la supervisione normativa e la protezione dalle radiazioni non sarebbero eliminabili del tutto”.
La necessità di una movimentazione robotica di questi componenti aumenterà inevitabilmente i costi. Considerando i costi totali di una centrale elettrica a fusione, diventa chiaro che probabilmente non sarà più economica della fissione o delle energie rinnovabili, e se dovesse diventare commercialmente fattibile, resta la questione se sarebbe competitiva.
Sebbene la recente svolta abbia rappresentato un’enorme pietra miliare, le sfide associate all’energia da fusione commerciale rendono il suo futuro ancora incerto. È improbabile che l’energia da fusione diventi una soluzione praticabile alla crisi globale del carburante o che svolga un ruolo significativo nella mitigazione del cambiamento climatico nell’immediato futuro. È quindi importante che qualsiasi speranza per l’energia da fusione commerciale non distolga dagli investimenti nelle forme di energia a basse emissioni di carbonio attualmente disponibili, come la fissione nucleare, l’eolico, il solare, l’idroelettrico e la bioenergia, tutte ben consolidate e che contribuiscono alla National Grid.
