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Fusione a confinamento magnetico: l’energia che imita le stelle

Una fonte di energia sicura, sostenibile e inesauribile: una svolta nel percorso di decarbonizzazione che stiamo contribuendo a realizzare.

La tecnologia

La fusione di due nuclei d’idrogeno libera un’enorme quantità di energia ed è la reazione fisica, totalmente naturale, che alimenta il Sole e le altre stelle. Il suo grande vantaggio è che non emette gas a effetto serra, né sostanze fortemente inquinanti o altamente radioattive, rendendola una fonte energetica estremamente interessante. Inoltre, è virtualmente inesauribile perché utilizza come combustibile una miscela di elementi molto facili da ottenere, e cioè deuterio e trizio, due isotopi dell’idrogeno: il deuterio è ricavato dall’acqua di mare, mentre il trizio può essere prodotto da una reazione fisica con il litio.

Per arrivare a controllare la continuità della fusione in un impianto per la produzione di energia si sta studiando la tecnologia del confinamento magnetico che, come dice il nome, impiega campi magnetici potentissimi per gestire il plasma in cui avviene la fusione. La strada verso questa rivoluzionaria tecnologia è lunga, ma percorrerla significa puntare verso un futuro sostenibile. Ecco perché stiamo investendo sulla fusione a confinamento magnetico e perché collaboriamo con importanti enti di ricerca pubblici e privati per svilupparla, considerandola una svolta nel percorso di decarbonizzazione.

Quando riusciremo a far sì che questa tecnologia diventi così matura da poter essere utilizzata a livello industriale, si potrà aprire uno scenario inedito in cui, finalmente, potrà essere garantita una fornitura estesa di energia pulita, sicura e sostenibile. Centrali elettriche alimentate da reattori a fusione potranno soddisfare la crescente richiesta di energia di grandi insediamenti produttivi e urbani, mantenendo una elevata sostenibilità. Impianti di dimensioni più piccole, integrati con le fonti rinnovabili, potranno al tempo stesso facilitare l’alimentazione energetica di piccole comunità e realtà off-grid.

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L’energia di domani imita le stelle

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La sfida tecnica

La fusione avviene quando due nuclei di isotopi dell’idrogeno si avvicinano tanto da unirsi e formare un nuovo elemento più pesante, come l’elio. L’idrogeno viene utilizzato sotto forma di due suoi isotopi e cioè il deuterio e il trizio, i cui nuclei, oltre a un protone, possiedono rispettivamente uno e due neutroni. Il sole invece usa l’isotopo di idrogeno con un solo protone, il prozio, di gran lunga più abbondante nell’Universo (99,98%).
Qualunque sia l’isotopo di partenza, due atomi di idrogeno hanno la stessa carica per cui tendono a respingersi elettrostaticamente: per fonderli insieme, quindi, è necessario raggiungere temperature di centinaia di milioni di gradi. L’agitazione termica che permette la fusione avviene in un gas ionizzato ad altissima temperatura chiamato plasma. Il principale nodo tecnico da sciogliere è proprio la gestione del plasma che deve essere confinato in alto vuoto, in uno spazio limitato e non entrare in contatto con le superfici della macchina, data la sua elevatissima temperatura. Per far questo si utilizza il cosiddetto Tokamak, un dispositivo a forma di ciambella in cui, attraverso un potentissimo campo magnetico generato da supermagneti posti intorno alla camera, il plasma ad altissima temperatura viene generato e fatto orbitare vorticosamente all’interno della ciambella senza permettergli di entrare a contatto con le pareti. Da qui il nome della tecnologia: fusione a confinamento magnetico. Per “accendere” un reattore a fusione si immette nel tokamak una miscela di deuterio e trizio, la si riscalda con opportuni accorgimenti portandola prima allo stato di plasma e quindi, aumentando ancora di più la temperatura, alle condizioni di fusione. Il processo di fusione libera neutroni molto energetici, che vengono assorbiti in un “blanket”: uno spesso rivestimento che contiene la camera di fusione.

Qual è la differenza tra fissione e fusione?

Le risposte di un esperto Eni alle domande più comuni su fissione nucleare e fusione nucleare.

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ALBERT#7 - Fusione, il Sole sulla Terra

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Fusione a confinamento magnetico: istruzioni per l'uso

Atomi e forze fondamentali è il primo di una serie di approfondimenti su una tecnologia rivoluzionaria.

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Il contesto globale e le collaborazioni di Eni

Studiare, progettare e realizzare macchine in grado di gestire reazioni fisiche simili a quelle che avvengono nel cuore delle stelle è il traguardo tecnologico a cui tendono le più grandi eccellenze mondiali nella ricerca in ambito energetico. Consapevoli dell’importanza strategica di far parte di questa sfida, partecipiamo allo sviluppo dei principali progetti, italiani e internazionali, per la ricerca sulla fusione a confinamento magnetico:

L’obiettivo a cui tutto il mondo sta lavorando è realizzare la prima centrale a fusione in grado di immettere in rete energia elettrica a zero emissioni di gas climalteranti. CFS prevede di arrivare a mettere in funzione il primo reattore pilota SPARC nel 2025.

Integrazione industriale

Lo sviluppo della fusione a confinamento magnetico è una sfida di livello mondiale che coinvolge molte eccellenze internazionali in ambito scientifico-tecnologico e industriale, dove ognuno sta mettendo la sua esperienza e le sue competenze al servizio di una tecnologia rivoluzionaria. Per quanto riguarda Eni, oltre a collaborare con importanti enti di ricerca, abbiamo messo a disposizione dei ricercatori il nostro supercalcolatore HPC5 che, con la sua grande potenza di calcolo, permette di utilizzare modelli matematici molto complessi per descrivere la fisica del plasma e simularne il comportamento.