{"id":18600,"date":"2015-10-27T07:22:23","date_gmt":"2015-10-27T06:22:23","guid":{"rendered":"http:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/?p=18600"},"modified":"2015-10-27T07:58:07","modified_gmt":"2015-10-27T06:58:07","slug":"la-ciambella-che-potrebbe-rivoluzionare-la-fusione-nucleare","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/?p=18600","title":{"rendered":"La ciambella che potrebbe rivoluzionare la fusione nucleare"},"content":{"rendered":"

\"Wendelstein\"<\/a><\/p>\n

Ci sono ben poche macchine a questo mondo, intese come sistemi complessi mirati alla risoluzione di un problema, che possano definirsi senza il timore di smentite, straordinariamente, radicalmente\u00a0impressive<\/em>: conglomerati ineccepibili d’ingegno e precisione\u00a0tecnica, una visione omnicomprensiva dei dettagli e del tutto. Tra queste, figura certamente\u00a0l’ultima realizzazione del concetto di uno stellarator,\u00a0inventato\u00a0negli anni ’50 dal fisico americano Lyman Spitzer, pi\u00f9 volte assemblato con variabile successo, dapprima all’Universit\u00e0 di Princeton dallo stesso professore, poi presso\u00a0quella di\u00a0Wisconsin-Madison a dimensioni maggiorate, infine in un laboratorio della prefettura di Gifu, in Giappone, dove come dal nome dell’oggetto, gli scienziati si prefiguravano di replicare almeno in parte “I processi che si verificano dentro al nucleo di una stella!” Ma mai con la ponderosa e presumibile potenza\u00a0del\u00a0Wendelstein 7-X,\u00a0il coronamento di oltre 10 anni di ricerche (con qualche contrattempo) da parte dell’istituto Max Planck per la\u00a0Fisica del Plasma di\u00a0Greifswald, in Germania, il quale,\u00a0se tutto continuer\u00e0 a svolgersi secondo i piani, proceder\u00e0 alla prima accensione\u00a0entro la fine della presente settimana.\u00a0E il mondo, della scienza o meno,\u00a0dovrebbe trattenere il fiato. Perch\u00e9? Ve lo dico subito: se l’esperimento riesce, come senz’altro ritenuto probabile\u00a0da un’ampia fascia delle personalit\u00e0 coinvolte, questo mostro metallico costituirebbe, nei fatti, il primo reattore a fusione nucleare in grado di produrre un’energia maggiore di quella necessaria a farlo funzionare. In quale quantit\u00e0, non ci \u00e8 dato di saperlo. Ma basterebbe anche un surplus di entit\u00e0 trascurabile, magari sufficiente per accendere una lampadina o duecento, a cambiare radicalmente il corso futuro dell’ingegneria applicata a questo punto fermo possibile del nostro immediato futuro. Perch\u00e9 tale corrente elettrica, nei fatti, proverrebbe da una fonte totalmente pulita, eternamente rinnovabile, inesauribile e quasi totalmente priva di controindicazioni.
\nUna commistione di elementi che mai avevamo ritenuto possibile, questa, almeno finch\u00e9 non fu scoperto ancora in precedenza (si parla degli anni ’30, con ricerche finalizzate alla creazione della bomba termonucleare) che non soltanto la fissione distruttiva dell’atomo, con il\u00a0suo\u00a0pericoloso bagaglio di emissioni e scorie radioattive, ma anche la sua giunzione forzata in strutture conglomerate e complesse di nuclei multipli e neuroni, risultava nei fatti inefficiente, ovvero soggetta al rilascio di\u00a0una certa quantit\u00e0 di potenziale di calore, pi\u00f9 che adeguato alla generazione dell’elettricit\u00e0. A questo punto il problema era “soltanto” capire come indurre un tale processo in maniera continuativa ed efficiente, ovvero che potesse essere sostenuta senza soluzione di continuit\u00e0. E sono stati molti, i tentativi sia teorici che pratici fatti nel campo in questione, incluso quello dell’ipotetica fusione fredda, la\u00a0sostanziale utopia ipotizzata inizialmente da\u00a0Friedrich Adolf Paneth e K. Peters, che consentirebbe il verificarsi del fenomeno attraverso una catalisi spontanea dei muoni nucleari. Ma nella realt\u00e0 dei fatti, soltanto un approccio\u00a0diametralmente opposto ha funzionato: l’impiego brutale di sistemi di riscaldamento di potenza inusitata su una miscela di gas, in grado di\u00a0superare i 100 MILIONI\u00a0di gradi grazie all’impiego delle microonde, campi elettromagnetici di risonanza o l’introduzione di particelle ad alto potenziale d’energia. Ci\u00f2 perch\u00e9 in simili condizioni, in cui manca la forza gravitazionale di una stella ma\u00a0sussiste un calore di diverse volte superiore, le particelle di materia si trasformano in una sostanza dalle particolari caratteristiche, definita plasma in quanto, come avviene con gli additivi contenuti nel sangue umano, vi persiste\u00a0una commistione indistinta di elettroni, ioni ed innumerevoli altre componenti\u00a0largamente ignote. Tale brodo \u00e8 tuttavia talmente sottile ed intangibile\u00a0che, nei fatti, non esistono pareti in grado di contenerlo. In parole povere, metterlo dentro a un recipiente di cemento armato, dello spessore di molti metri, sotto terra, oppure in una fantascientifica gabbia di titanio energizzato, avrebbe lo stesso effetto che lasciarlo libero nell’aria di un campo fiorito. L’unica speranza di trovargli un impiego strutturato passa, dunque, tramite\u00a0la forza dei magneti.<\/p>\n

<\/p>\n

\"Wendelstein<\/a>
La seconda opera pi\u00f9 complessa creata dall’Istituto Max Planck a margine di questo progetto \u00e8 probabilmente il qui presente modello in CAD, in cui ciascun singolo componente del reattore \u00e8 stato accuratamente disegnato in tre dimensioni\u00a0per agevolare la\u00a0spiegazione tecnica di quanto sta per accadere.<\/figcaption><\/figure>\n

Proprio cos\u00ec. Avete visto quei grandi anelli, rappresentati in arancione nel video d’apertura, e in verde in questo soprastante? Si tratta in effetti di enormi calamite, dal peso di diverse tonnellate ciascuna, raffreddate a una temperatura approssimativa di 200 gradi sotto zero. La semplice impresa\u00a0di mantenerle cos\u00ec fredde, a pochi centimetri da una parete oltre il quale sussiste la temperatura letterale dell’inferno, \u00e8 stato un incubo ingegneristico di entit\u00e0 semplicemente inimmaginabile. Ci\u00f2 costituiva, tuttavia, un elemento assolutamente fondamentale nel concetto di un reattore di questo tipo, all’interno del quale il plasma viene lasciato libero di scorrere, come sua prerogativa, ma all’interno di un’area attentamente definita. Sarebbe questa la ciambella titolare, definita dallo spazio cavo tra gli anelli disposti in cerchio, che formano un’approssimazione del solido geometrico che tradizionalmente prende il nome di toro (dalla parola latina che significa cuscino). In questa maniera, per quanto velocemente possa correre, il plasma non potr\u00e0 fuggire dal contenitore, continuando a generare il suo calore all’interno di un sistema in grado d’imbrigliarne la potenza con propositi di studio, allo stato attuale dei fatti, o per alimentare un’intera citt\u00e0, in un ipotetico futuro che potrebbe giungere tra 15, 20 o 200 anni.
\nMa una cosa \u00e8 certa: quanto sta per succedere l\u00ec, a\u00a0Greifswald, costituir\u00e0 un fondamentale scalino\u00a0programmatico della strada che verr\u00e0 percorsa\u00a0di qui alle prossime generazioni alla ricerca di un tale\u00a0Santo Graal della fisica applicata. Questo perch\u00e9 esiste, fin dagli anni ’50, un sostanziale scisma ai vertici di chi effettua ricerche nel campo della fusione nucleare a caldo, che vede la contrapposizione di due dispositivi esteriormente simili, ma dal funzionamento notevolmente diverso:\u00a0il tokamak, inventato dagli scienziati sovietici Andrei Sakharov e Igor Tamm, e lo stellarator dell’americano Spitzer, dal quale nasce l’odierno Wendelstein 7-X. Ed anche se\u00a0questa seconda categoria\u00a0rappresenta nei fatti un’evoluzione del concetto di base fino a qui descritto, va anche detto che fino ad oggi \u00e8 stata considerata un binario morto, a causa delle molte problematiche che presenta dal punto di vista puramente funzionale. Basta guardare gli schemi tridimensionali del reattore tedesco per rendersi conto dell’assurda e bizantina complessit\u00e0 del sistema di condotti, valvole e sensori che presenta tutto attorno alla sua superficie, del tutto impossibili da progettare senza l’assistenza di un computer. In uno\u00a0stellarator moderno, il toro magnetico non ha una forma perfettamente circolare e simmetrica, ma piuttosto un’aspetto modulare a cinque segmenti dall’impostazione vagamente spiraleggiante.<\/p>\n

\"Tokamak\"<\/a>
L’ITER \u00e8 il progetto con finanziamenti globali che mirerebbe ad iniziare la costruzione, entro i prossimi anni, di una vera e propria centrale a fusione nella regione francese di Cadarache. Lo stesso fatto che l’impianto utilizzi, in ultima analisi, il sistema del tokamak o dello stellarator, sar\u00e0 fortemente influenzato dall’esito dell’esperimento del Max Planck.<\/figcaption><\/figure>\n

Per continuare la nostra metafora di tipo dolciario, si potrebbe dire che piuttosto che una ciambella, ricorda pi\u00f9 da vicino un tarallo. Tale\u00a0deliziosa forma non \u00e8 in effetti un puro abbellimento estetico, ma la risultanza di un complesso modello, dapprima concepito grazie ad accurati calcoli matematici, poi rivisto e migliorato negli anni grazie all’impiego di simulazioni informatizzate, che\u00a0induce un movimento considerato estremamente desiderabile per contenere il plasma.\u00a0Si era infatti scoperto come\u00a0nel tokamak, il flusso del gas fosse tutt’altro che uniforme, perch\u00e9 la distanza\u00a0tra gli anelli magnetici era inerentemente maggiore all’esterno del toro rispetto che alla\u00a0sua parte centrale. Il plasma tendeva quindi ad accumularsi sulle pareti dell’area di contenimento, generando una sostanziale instabilit\u00e0 di fondo (incidentalmente, i tokamak hanno sempre avuto un output energetico migliore). In funzione di tale problematica, allo stato attuale\u00a0il processo della fusione nucleare non \u00e8 stato indotto per pi\u00f9 di pochi minuti alla volta, e siamo ben lontani dal poterlo impiegare nella maniera continuativa, che sarebbe ovviamente necessaria all’interno di una vera centrale energetica ad uso commerciale. Tuttavia, con l’ipotetica\u00a0riuscita dell’operazione,\u00a0ci sarebbero degli enormi vantaggi rispetto alle alternative. Un aspetto estremamente importante\u00a0di questo processo indotto artificialmente\u00a0\u00e8 proprio\u00a0la sua sicurezza di impiego, che ne vede la sussistenza soltanto quando nel sistema viene (re)immesso un costante flusso di energia, diversamente da quanto capita con la fissione dell’atomo, che come sappiamo fin troppo bene, non pu\u00f2 essere assolutamente spenta o fermata a comando. Anche nel caso di un fallimento catastrofico del meccanismo, in questo caso tutto quello che si avrebbe \u00e8 la fuoriuscita immediata del plasma ultrariscaldato a 100 milioni di gradi, dal peso complessivo di…1, forse 2\u00a0grammi. Pi\u00f9 che sufficiente a rovinare il costosissimo prototipo, ma ben poco oltre a ci\u00f2.
\nMa la diffidenza\u00a0del senso comune nei confronti delle nuove invenzioni, si sa, non \u00e8 un frutto che matura sui\u00a0rami\u00a0della logica immanente.\u00a0Qualcuno potrebbe\u00a0quindi\u00a0chiedersi, per analogia con l’improbabile psicosi collegata agli acceleratori di particelle, quante siano le probabilit\u00e0\u00a0che in questa installazione di ricerca europea stia per spalancarsi\u00a0un disastroso buco nero…La follia degli scienziati \u00e8 nuovamente destinata a generare l’apoteosi infernale che ingoier\u00e0 l’intera inerme umanit\u00e0, conducendoci all’obl\u00eco? Tutto \u00e8 possibile, nel mondo della scienza pura, quando rigorosamente vista da lontano. Sopratutto senza il fondamentale proposito dell’ottimismo, che vorrebbe vedere proprio qui l’origine di un futuro con\u00a0energia infinita, infinitamente utile ed in grado di durare per l’eternit\u00e0. Per\u00f2, dai! L’accelerazione delle microparticelle realizzata dal\u00a0CERN abbiamo fatto molto presto a dimenticarla, come una nota a margine sul volume intitolato “Cose provenienti dalla Svizzera”. In altri termini: moriremo tutti, si.\u00a0Ma prima o poi.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Ci sono ben poche macchine a questo mondo, intese come sistemi complessi mirati alla risoluzione di un problema, che possano definirsi senza il timore di smentite, straordinariamente, radicalmente\u00a0impressive: conglomerati ineccepibili d’ingegno e precisione\u00a0tecnica, una visione omnicomprensiva dei dettagli e del tutto. Tra queste, figura certamente\u00a0l’ultima realizzazione del concetto di uno stellarator,\u00a0inventato\u00a0negli anni ’50 dal fisico … Leggi tutto<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[704,1217,91,1284,766,321,167,1282,1283,78,97],"class_list":["post-18600","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-news","tag-energia","tag-energia-nucleare","tag-fisica","tag-fusione-nucleare","tag-futuro","tag-germania","tag-ingegneria","tag-max-planck","tag-plasma","tag-scienza","tag-tecnologia"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/18600","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=18600"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/18600\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":18613,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/18600\/revisions\/18613"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=18600"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=18600"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=18600"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}