Uno storico passo avanti verso la fusione nucleare

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KOSLINE
00giovedì 13 febbraio 2014 13:40
Per la prima volta una reazione di fusione in laboratorio ha prodotto più energia di quella impiegata per innescarla. Il traguardo è stato raggiunto dalla statunitense National Ignition Facility grazie a un'attenta calibrazione dei fasci laser usati per avviare la reazione in una gocciolina di combustibile composto da deuterio e trizio. Ma la strada per arrivare alla cosiddetta ignizione, in cui le reazioni di fusione nucleare sono autosostenute, è ancora lunga

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L'obiettivo delle ricerche sulla fusione nucleare è uno dei più ambiziosi della scienza contemporanea: imitare il processo di produzione di energia che fa splendere le stelle, garantendo all'umanità una fonte di energia pulita e di fatto inesauribile.
Sull'ultimo numero della rivista “Nature”, un articolo firmato da Omar Hurricane e colleghi del National Ignition Facility (NIF) del Lawrence Livermore National Laboratory, negli Stati Uniti, illustra come è stata ottenuta dalla fusione più energia rispetto a quella che si spende per avviare la reazione, superando così uno dei principali ostacoli verso il traguardo di una fonte di energia senza limiti.

A differenza della fissione nucleare, in cui l'energia viene ottenuta frantumando i nuclei di elementi radioattivi, nella fusione l'energia è prodotta facendo fondere due protoni oppure due nuclei di atomi molto leggeri, come gli isotopi dell'idrogeno deuterio e trizio, formati, rispettivamente, da un protone e un neutrone, e da un protone e due neutroni. La reazione di fusione produce solitamente una o più particelle particella alfa, costituita da due protoni e due neutroni legati tra loro, più un neutrone o un'altra particella carica, a seconda dei nuclei reagenti. Trattandosi di un processo nucleare, viene liberata una notevole quantità di energia, alcuni milioni di volte superiore a quella chimica che si libera per esempio con la combustione della benzina: un grammo di "combustibile" nucleare equivale a una decina di tonnellate di combustibile derivato dal petrolio.

Nella maggior parte degli esperimenti di fusione effettuati in diversi paesi del mondo, viene usato un plasma di deuterio e trizio, quindi le condizioni sperimentali sono caratterizzate da temperatura e densità elevatissime. In queste condizioni è possibile sfruttare un processo noto come boot-strapping, in cui la particella alfa deposita la sua energia all'interno del plasma, innescando altre reazioni di fusione, in cui vengono prodotte altre particelle alfa, e cosi via, in un processo di fusione a catena. Quest'ultima può portare alla cosiddetta ignizione, in cui il tasso di reazione è tale da consentire alla fusione di procedere rapidamente e di autosostenersi, producendo molta più energia di quella investita per ottenere il plasma.

Nella strategia della NIF, la fusione viene ottenuta colpendo un piccolo bersaglio di deuterio e trizio, una gocciolina di combustibile di qualche grammo di peso e delle dimensioni di qualche centimetro, con 192 fasci laser concentrati in impulsi dell'ordine di qualche centesimo di milionesimo di secondo. La radiazione laser, colpendo l'oro con cui è costruito l'involucro che ospita il combustibile, produce una radiazione X secondaria, che investe la gocciolina. Lo scopo è fare implodere rapidamente la gocciolina, mantenendola di forma perfettamente sferica: l'incremento della pressione all'interno del plasma determinato dall'implosione porta la densità e la temperatura verso valori altissimi, tali da innescare lla reazione di fusione, ottenendo per qualche frazione infinitesima di secondo una "stella artificiale" in laboratorio.

Il risultato del guadagno positivo di energia è stato ottenuto dai ricercatori della NIF grazie a un processo di implosione estremamente stabile, raggiunto dopo alcuni tentativi falliti, calibrando in modo empirico la forma degli impulsi laser usati. Tutto questo ha permesso non tanto di aumentare l'energia prodotta con la fusione – risultata di soli 17 chilojoule, quindi non lontana da valori ottenuti in passato – , quanto piuttosto di ridurre al minimo l'energia necessaria a innescare l'implosione. I risultati sperimentali, inoltre, sono in ottimo accordo con le simulazioni al computer: un'altra conferma del fatto che alla NIF sono sulla buona strada.

Per la ricerca sulla fusione si tratta di un risultato storico, anche se il cammino che ci separa dalla fusione come fonte energetica di uso pratico è ancora lungo. Bisogna raggiungere alcuni obiettivi fondamentali, il primo dei quali è l'ignizione, cioè ottenere un plasma in cui le reazioni di fusione, una volta innescate, si autosostengono. Allo stato attuale della ricerca, non si riesce ancora a evitare che ioni e particelle, una volta raggiunte le temperature più alte, lascino il plasma, determinandone lo "spegnimento". Per arrivare a questo nuovo traguardo, sarà necessario un miglioramento di un fattore 100 nell'energia prodotta rispetto all'attuale valore raggiunto dal NIF, che a sua volta è dieci volte maggiore rispetto a quelli ottenuti con altri tipi di tecnologie.

Fonte dati: www.lescienze.it/news/2014/02/13/news/fusione_nucleare_guadagno_positivo-...

Ecco un eccellente notizia (se confermata), dai che stiamo sulla strada giusta... [SM=g8278]

OggettoVolanteIdentificato
00giovedì 13 febbraio 2014 15:08
Avevo già letto negli anni passati dei bombardamenti laser sincronizzati, ma l'esito era sempre stato negativo ,a parte il raggiungimento di temperature eccezionali e dell'accensione di questi 'micro-soli'. Ora quest'ultimo nuovo trigger collisivo è arrivato ad un'efficienza 10,il chè è moltissimo e fa affacciare al futuro. Il punto debole sono i laser,che come noto consumano alti quantitativi di energia,ed è pure per quello che si vuole arrivare ad almeno un fattore 100 di incremento. Ottima news!
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