Clima e fusione nucleare

Bruno Coppi e la fusione nucleare: l’abstract del seminario in programma a Milano

(28 Febbraio 2023)

Renato Spigler

Bruno Coppi (del MIT), esperto mondiale di fusione nucleare, riassume così lo stato dell’arte, che presenterà in un seminario a Milano, il prossimo 3 marzo alla Statale in aula del Dipartimento di Fisica e poi il 6 marzo a Roma a Palazzo Baleani (Sapienza), Corso Vittorio Emanuele II, n. 244, a piano terra, Room 3, dando numerosi spunti di riflessione e chiarimenti sul da farsi.

A welcome development for research on the physics of plasmas sustained by nuclear fusion reactions is that now its importance has come to the attention of the general public. On the other hand, the issues of modern fundamental physics that have to be faced (e.g., dealing with phase space, well beyond thermodynamics, self-organization processes and difficult to predict collective modes, which have emerged also in theoretical astrophysics) have been overlooked. Considering these issues, the characteristics of experiments on meaningful fusion burning plasmas are described. In fact, these are meant to provide the needed proof of the scientific feasibility of a (pure fusion) reactor,capable of producing useful energy .The experiments will involve deuterium-tritium plasmas at first as the D-T reaction is the easiest to exploit. Using the gained physics knowledge and the acquired technologies,it is possible to proceed toward plasmas involving the more desirable DDDD reaction chain (a.k.a. catalyzed DD) ,without the need of an external source of tritium , and toward deuterium-helium 3 plasmas for which the production of neutrons can be minimized. Where, instead, the production of neutrons is essential is for “hybrid reactors” that combines a fusion generated neutron source with a fission component (e.g. thorium) that has desirable characteristics. Hybrid reactors can be a near-term demonstration of the practical relevance of fusion. The line of compact high-field machines , started with Alcator at MIT and evolved into the Ignitor Program (MIT and Italy), have opened the door to carry out timely experiments, free from large administrative structures, given their relatively low costs and the possibility to operate them in existing facilities. This line has been adopted around the world and has encouraged a variety of private initiatives in fusion research.In this connection,the fact that progress in this field will proceed in parallel to progress in fundamental physics and astrophysics should be considered.

Queste poche righe si prestano a varie utili riflessioni, che qui elenco e vorrei commentare brevemente:

1) Si sottolinea l’importanza degli studi di fisica fondamentale, rilevanti per la fusione nucleare ma anche per l’astrofisica.

2) Si sottolinea la necessità di ideare e realizzare esperimenti scientifici che tengano conto delle reali condizioni che avrà il plasma (cioè il gas ionizzato) in condizioni di ignizione e dopo, e tutto questo allo scopo di confermare la fattibilità scientifica di un futuro reattore a fusione.

3) Si auspica di considerare varie reazioni nucleari adatte: la più facile da sfruttare è quella di Deuterio-Trizio (DT), ma poi anche la preferibile reazione cosiddetta ”Deuterio-Deuterio catalizzata” (DDDD), che non richiede una sorgente esterna di Trizio, e ancora poi la reazione Deuterio-elio 3 (D-He3), nella quale la produzione di neutroni è modesta.

4) Una produzione significativa di neutroni è invece importante per far funzionare il cosiddetto ”reattore ibrido”, un dispositivo in cui si combinerebbero neutroni prodotti mediante processi di fusione con un componente fissile (cioè che darà luogo a energia da fissione), ad esempio il torio.

5) Da rilevare che i reattori ibridi rappresenterebbero un dimostrazione a breve termine della rilevanza dei processi di fusione nonché un passo intermedio verso il reattore puramente a fusione.

6) È notevole osservare che la tecnologia per realizzare un reattore ibrido è praticamente già disponibile, frutto di quanto deriva dagli studi della fisica e dalla tecnologia acquisite nella realizzazione e nel funzionamento delle macchine compatte ad alto campo (magnetico) Alcator, presso il MIT, già molti anni or sono, e proseguiti nell’ambito del Programma Ignitor (al MIT, Boston, e in Italia), attivo da oltre dieci anni e tuttora in corso. (30Science.com)

 

Clima e fusione nucleare
Blog collettivo a cura di Marco Mayer, Università LUISS, che esplora gli scenari legati allo sviluppo delle tecnologie della fusione nucleare in relazione alle politiche di riduzione delle emissioni di carbonio in contrasto ai cambiamenti climatici