Verso la fusione nucleare / Towards nuclear fusion

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I fisici del Livermore National Laboratory sono riusciti a sviluppare una energia di fusione maggiore di quella assorbita dal combustibile per innescarla. L’obiettivo finale è estremamente ambizioso. E non lo nasconde nessuno: arrivare alla cosiddetta fusione nucleare autosostenuta (non quella fredda di E-Cat, per intenderci). Il processo di produzione di energia che avviene nel Sole e in tutte le stelle: due o più nuclei atomici vengono avvicinati finché si uniscono tra loro a formare il nucleo di un atomo più pesante, emettendo energia. Ma per mettere insieme due nuclei c’è bisogno di raggiungere pressioni elevatissime, che vincano la repulsione elettromagnetica che tende a tenere lontani i protoni. Innescare questo meccanismo sulla Terra, a temperature decisamente più basse rispetto a quelle delle stelle, non è affatto semplice. E impegna gli scienziati da diversi decenni. Riuscirci significherebbe avere una fonte di energia pressoché illimitata (il combustibile usato nella fusione, una miscela di deuterioe trizio, è facilmente reperibile) e pulita, perché, a differenza della fissione, la fusione nucleare non produce scorie.

I ricercatori del Livermore National Laboratory, un centro di ricerca federale nei dintorni di San Francisco, raccontano su Nature di aver compiuto un significativo passo in avanti verso la meta finale. In sostanza, gli scienziati, guidati da Omar Hurricane, sono riusciti a liberare una energia di fusione maggiore di quella assorbita dal combustibile per innescare la reazione stessa. Ovvero, in altre parole, hanno misurato, per la prima volta al mondo, un guadagno di combustibile maggiore di uno. Certo, non si può parlare ancora di ignizione, il processo in cui l’energia di fusione è maggiore di quella usata per confinare i nuclei della miscela di deuterio e trizio. Ma si tratta comunque di un risultato epocale.

Ecco come funziona l’esperimento di Hurricane e colleghi. Un piccolo cilindro in oro, il cosiddetto hohlaurm, che contiene la miscela di deuterio e trizio, viene colpito da 192 fasci laser. La luce riscalda le pareti della capsula, queste emettono raggi X che colpiscono il combustibile a loro volta comprimendolo e riscaldandolo. L’aumento di temperatura e pressione fa sì che i nuclei si avvicinino fino a fondersi. A questo punto interviene il meccanismo di boot-strapping: le particelle alfa, i nuclei di elio prodotti nella fusione deuterio-trizio, depositano la loro energia nel combustibile anziché scappare via: questa energia scalda ulteriormente la miscela e innesca nuove fusioni, con la conseguente produzione di altre particelle alfa, e così via (per questo si parla di fenomeno auto-alimentato). Nell’esperimento di Hurricane, questa resa di fusione è stata sistematicamente aumentata fino a un fattore dieci rispetto ai tentativi precedenti.

Non è la prima volta che viene sbandierato un risultato simile. Già nell’ottobre scorso, la Bbc aveva raccontato che “i ricercatori del National Ignition Facility hanno raggiunto un traguardo cruciale verso il cammino della fusione auto-sostenuta”. Peccato che, allora, la notizia non fosse vera. Si era trattato di un misunderstanding: gli scienziati erano solo riusciti a raddoppiare l’energia prodotta rispetto agli esperimenti precedenti. Ma niente guadagno né pareggio energetico, come confermò immediatamente un editoriale di Science. Sembra invece che oggi ci siano riusciti per davvero. Il clima che si respira è di cauto ottimismo: “Abbiamo osservato un contributo crescente alla resa di fusione proveniente dal boot-strapping”, racconta Hurricane in una conferenza stampa, “ma siamo ancora lontani dal raggiungere l’ignizione. Almeno di un fattore cento, dal punto di vista dell’energia. È come se stessimo scalando una montagna. Sulla cima c’è l’ignizione. Prima era avvolta nella nebbia. Ora iniziamo a vederla”. Buona scalata, dunque

ENGLISH

The Livermore National Laboratory physicists have succeeded in developing a fusion energy greater than that absorbed by the fuel to trigger it. The final goal is extremely ambitious. And nobody hides it: get to the so-called self-sustaining nuclear fusion (not the cold one of E-Cat, so to speak). The process of energy production that takes place in the Sun and in all the stars: two or more atomic nuclei are brought together until they join together to form the nucleus of a heavier atom, emitting energy. But to put two nuclei together, we need to reach very high pressures, which win the electromagnetic repulsion that tends to keep the protons away. Triggering this mechanism on Earth, at temperatures much lower than those of the stars, is not at all simple. It has been committed by scientists for several decades. To succeed would mean having an almost unlimited source of energy (the fuel used in the fusion, a mixture of deuterium and tritium, is readily available) and clean, because, unlike fission, nuclear fusion does not produce waste.

Researchers at Livermore National Laboratory, a federal research center near San Francisco, tell Nature that they have made a significant step towards the final goal. In essence, the scientists, led by Omar Hurricane, managed to free a fusion energy greater than that absorbed by the fuel to trigger the reaction itself. That is, in other words, they measured, for the first time in the world, a fuel gain of more than one. Of course, one can not yet speak of ignition, the process in which the energy of fusion is greater than that used to confine the nuclei of the mixture of deuterium and tritium. But it is still an epochal result.

Here's how the Hurricane and colleagues experiment works. A small gold cylinder, the so-called hohlaurm, which contains the mixture of deuterium and tritium, is hit by 192 laser beams. The light heats the walls of the capsule, these emit X-rays which strike the fuel in turn, compressing and heating it. The increase in temperature and pressure causes the nuclei to approach and merge. At this point the boot-strapping mechanism intervenes: the alpha particles, the helium nuclei produced in the deuterium-tritium melt, deposit their energy in the fuel instead of running away: this energy further heats the mixture and triggers new fusions, with the consequent production of other alpha particles, and so on (this is called self-powered phenomenon). In Hurricane's experiment, this melt yield was systematically increased up to a factor of ten compared to previous attempts.

It is not the first time a similar result has been flaunted. Already last October, the BBC had said that "the National Ignition Facility researchers have reached a crucial milestone towards the path of self-sustained fusion". Too bad that, then, the news was not true. It was a misunderstanding: the scientists had only managed to double the energy produced compared to previous experiments. But no gain or energy balance, as a Science editorial immediately confirmed. Instead, it seems that today they have really succeeded. The climate we breathe is cautiously optimistic: "We have observed an increasing contribution to the yield of fusion coming from the boot-strapping," Hurricane tells in a press conference, "but we are still far from reaching the ignition. At least a hundred percent from the energy point of view. It's like we're climbing a mountain. On the top there is the ignition. First it was shrouded in fog. Now let's start to see it ". Good climb, then

Da:

https://www.galileonet.it/2014/02/verso-la-fusione-nucleare/