La fusione nucleare moderna: nuova energia per il futuro ?

La capacità di sfruttare la fusione nucleare – fonte di energia del nostro sole e di tutte le stelle – sarebbe un punto di svolta per la generazione di energia terrestre. Gli scienziati cercano questo Santo Graal della ricerca energetica da un secolo. L’8 agosto 2021, i ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in California hanno fatto scoperte che li pongono alla soglia dell’accensione della fusione. Hanno focalizzato la luce laser della National Ignition Facility di LLNL, delle dimensioni di tre campi da calcio, su un bersaglio delle dimensioni di un BB. L’esperimento ha prodotto un hotspot del diametro di un capello umano. Ha generato più di 10 quadrilioni di watt di potenza di fusione per 100 trilionesimi di secondo.

Dunque, questo esperimento realizzato presso il National Ignition Facility (NIF) del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL ) ha compiuto un passo significativo verso l’accensione, raggiungendo una resa di oltre 1,3 megajoule . Siamo alla soglia dell’accensione della fusione, un obiettivo importante del NIF che apre l’accesso a un nuovo regime sperimentale. (“L’esperimento ha focalizzato la luce laser del NIF – la dimensione di tre campi da calcio – su un bersaglio delle dimensioni di un BB, producendo un punto caldo del diametro di un capello umano, generando più di 10 quadrilioni di watt di potenza di fusione per 100 trilionesimi di secondo.”) La missione centrale del NIF è fornire informazioni e dati sperimentali per il programma di gestione delle scorte basato sulla scienza della NNSA. Gli esperimenti in ricerca di accensione di fusione sono una parte importante di questo sforzo. Forniscono dati in un importante regime sperimentale a cui è estremamente difficile accedere, favorendo la comprensione dei processi fondamentali di accensione e combustione della fusione e migliorando gli strumenti di simulazione per supportare la gestione delle scorte.                                                    “L‘accensione della fusione è un importante passaggio per consentire l’accesso a rese di fusione elevate in futuro. “È un passo avanti storico ,- ha affermato Kim Budil, direttore di LLN- per la ricerca sulla fusione a confinamento inerziale, aprendo un regime fondamentalmente nuovo per l’esplorazione e il progresso delle nostre missioni critiche di sicurezza nazionale. Testimonia l’innovazione, l’ingegnosità, l’impegno e la grinta di questo team e dei numerosi ricercatori in questo campo nel corso dei decenni a perseguire con fermezza questo obiettivo. Dimostra uno dei ruoli più importanti dei laboratori nazionali: l’impegno incessante nell’affrontare le più grandi e importanti sfide scientifiche e nel trovare soluzioni laddove altri potrebbero essere dissuasi dagli ostacoli. ”  L’interpretazione scientifica completa di questi risultati avverrà attraverso il processo di rivista/conferenza. L’analisi iniziale mostra un miglioramento di 8 volte rispetto agli esperimenti condotti nella primavera del 2021 e un aumento di 25 volte rispetto al rendimento record del NIF del 2018 .                      “Ottenere l’accesso sperimentale all’ustione termonucleare in laboratorio, -ha affermato Thomas Mason, direttore del Come s'innesca il laser del NIF -, è il culmine di decenni di lavoro scientifico e tecnologico che si estendono per quasi 50 anni. Consente esperimenti che verificheranno la teoria e la simulazione nel regime di alta densità di energia in modo più rigoroso che mai e consentiranno risultati fondamentali nella scienza applicata e nell’ingegneria“. L’esperimento si è basato su diversi progressi ottenuti, inclusa la nuova diagnostica, miglioramenti nella fabbricazione dell’obiettivo nell’hohlraum, nel guscio della capsula e nel tubo di riempimento, migliore precisione del laser e modifiche progettuali per aumentare l’energia accoppiata all’implosione e alla compressione dell’implosione.                                                                                                                                                          “Questo significativo progresso ,- ha affermato Mark Herrmann, vicedirettore del programma LLNL per la fisica-è stato reso possibile solo dal supporto sostenuto, dalla dedizione e dal duro lavoro di un team molto ampio per molti decenni, compresi quelli che hanno sostenuto lo sforzo presso LLNL. Si basa sul lavoro e sui successi dell’intero team, comprese le persone che hanno perseguito la fusione a confinamento inerziale sin dai primi giorni di questo laboratorio che dovrebbero condividere anche l’entusiasmo per questo successo”.  Guardando al futuro, l’accesso a questo nuovo regime sperimentale aprirà nuove strade per la ricerca e offrirà l’opportunità di confrontare i modelli utilizzati per comprendere la vicinanza all’accensione. I piani per la ripetizione degli esperimenti sono a buon punto, ma ci vorrà ancora del tempo.