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© Roberto Zanino / Associazione LibertàEguale / 2023

Intervento del professor Roberto Zanino, ingegnere nucleare, già Professore Ordinario di Impianti Nucleari presso il Politecnico di Torino, Coordinatore del NEMO (Nuclear Engineering MOdeling Group), in occasione della presentazione del libro di Umberto Minopoli "Nucleare. Ritorno al futuro. L'energia a cui l'Italia non può rinunciare" prefazione di Marco Enrico Ricotti, Guerini e Associati. Circolo dei Lettori di Torino, Palazzo Graneri della Roccia, 17 maggio 2023.

00:00 L'euforia per la fusione nucleare
01:08 I vantaggi della fusione nucleare rispetto la fissione nucleare
02:25 Perché realizzare la fusione nucleare controllata è molto difficile
03:45 Il panorama attuale, la ricerca delle startup e il progetto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)
06:58 Le promesse delle startup sono realistiche?
07:35 Il rapporto della Commissione Europea "Foresight study on the worldwide developments in advancing fusion energy, including the small scale private initiatives"

Le promesse della fusione per un nucleare sostenibile. L'obiettivo principale delle ricerche sulla fusione nucleare a confinamento magnetico nel mondo è di produrre energia elettrica (kWh) a partire dalla reazione esotermica fra i nuclei di due isotopi dell'idrogeno (deuterio D e trizio T). Tale reazione produce un neutrone (n) e un nucleo di elio (particella a) mimando analoghi processi che avvengono naturalmente nelle stelle. Dei due prodotti di reazione, l'n serve in ultima analisi alla produzione della potenza elettrica, mentre l'a a mantenere intrinsecamente calda la miscela DT, e questo idealmente senza immissione di potenza dall'esterno (concetto di ignizione). Rispetto alle reazioni di fissione nucleare, su cui si basano gli oltre 440 reattori che corrispondono a una potenza elettrica installata oggi nel mondo di quasi 400 GW, la reazione di fusione condivide con quella di fissione i due vantaggi principali, cioè non produce CO2 e non è intermittente, ma è molto più difficile da fare avvenire poiché coinvolge due nuclei, cioè due cariche elettriche dello stesso segno, il cui avvicinamento è ostacolato dalla repulsione coulombiana. La miscela DT va quindi riscaldata a oltre 100 milioni di gradi, passando così dallo stato di gas a quello di plasma, in modo che gli ioni abbiano un'energia sufficiente a superare la barriera elettrostatica. Queste difficoltà aiutano a capire come mai non sia stato ancora prodotto un kWh da fusione, nonostante una vasta comunità mondiale sia impegnata da diversi decenni su questo fronte. In compenso, la fusione nucleare presenta, rispetto alla fissione, numerosi vantaggi e potenzialità, dal punto di vista della disponibilità di combustibile e della sicurezza, nonché più in generale della sostenibilità ambientale. Per quanto riguarda il combustibile, il D può venire facilmente estratto dall'acqua del mare e degli oceani, mentre il T può venire prodotto in situ, nello stesso componente (detto blanket) dove l'energia cinetica dei neutroni viene convertita in potenza termica, attraverso reazioni nucleari fra gli stessi neutroni e il Li: dato che la disponibilità di acqua nei mari e negli oceani è sostanzialmente inesauribile, e quella di Li nella crosta terrestre è significativa e ragionevolmente ben distribuita (oltre che stimolata dalle esigenze dell'industria delle batterie elettriche), si può ritenere che la disponibilità di combustibile sia un non problema per la fonte energetica fusione nucleare. Per quanto riguarda la sicurezza, a differenza dei reattori a fissione, un reattore a fusione non si basa sul concetto di reazione a catena (e su quello collegato di criticità), poiché nella reazione DT non vi sono particelle che siano al tempo stesso reagenti e prodotti di reazione; lo sono invece i neutroni che si formano in una reazione a fissione e che servono a propagarla come gli anelli di una catena. Questo implica che, a differenza di quello che può accadere (ed è purtroppo accaduto in passato) in un reattore a fissione, la potenza prodotta in uno a fusione non può divergere, e il reattore non può quindi fondere o esplodere, con severi danni dal punto di vista ambientale. Il problema delle scorie in un reattore a fusione è drasticamente ridotto, per quanto a rigore non completamente azzerato, poiché gli n, oltre a tante cose utili che fanno, possono anche attivare (cioè rendere radioattivi) i materiali strutturali (originariamente innocui) presenti nel blanket. È stato però dimostrato che saranno sufficienti circa 100 anni dallo spegnimento di un ipotetico reattore a fusione, dopo 40 anni di funzionamento, perché la radioattività residua nell'impianto scenda sotto a quella naturale; si capisce quindi come il problema delle scorie sia molto meno preoccupante che nel caso degli impianti a fissione attuali.
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