Uno dei maggiori problemi da risolvere ai giorni nostri è la produzione di energia, si cercano fonti di energia pulita e sufficiente; in questi anni credo ognuno di noi associ la parola energia all’aggettivo rinnovabile, ma una domanda importante è se tale energia è sufficiente a soddisfare il fabbisogno, la risposta purtroppo è no. Da anni quindi si cerca una fonte energetica che sia sufficiente ma anche pulita e sicura. Questa energia esiste e si chiama fusione termonucleare.

Ma cos’è la fusione, quali sono le differenze dalla fissione, il metodo attualmente in uso e bandito dall’Italia con un referendum?

Se dovessimo banalmente descrivere i due metodi potremmo dire che immettendo energia riusciamo, nel caso della fissione, a dividere un nucleo di un atomo pesante come l’uranio, la differenza tra la massa iniziale e le masse finali si trasforma in energia. Nel caso invece della fusione si uniscono i nuclei di atomi leggeri e la differenza tra le masse iniziali e quella finale si trasforma in energia. Quest’ultimo processo descritto è quello che avviene nelle stelle e quindi ovviamente anche nel nostro Sole.

Ma a che punto siamo con la fusione? Cosa conosciamo? Riusciamo già a produrre energia dalla fusione? Quanto sicura è? Qual è l’impatto ambientale?

In realtà la produzione di energia da fusione ha moltissimi vantaggi, basti pensare ad esempio che la quantità di materia prima sufficiente per alimentare una centrale a fissione da 1 GW per un anno è pari a 35 tonnellate di uranio, mentre nel caso della fusione bastano 100 kg di Deuterio e 150 kg di Trizio. Giusto per fare un paragone con le altre fonti energetiche, la stessa centrale per essere alimentata con le alternative oggi esistenti richiederebbe una superficie grande tre volte la città di Milano per l’eolico, 20 milioni di maiali per il biogas e 1.400.000 tonnellate di petrolio per una convenzionale centrale termoelettrica. Inoltre la materia prima è facilmente reperitile, non legata a monopoli e quindi molto più libera ed estraibile senza difficoltà, ad esempio il Deuterio può essere ricavato dall’acqua di mare e il trizio direttamente dalla centrale durante il suo funzionamento tramite il Litio, che verrebbe tenuto nella struttura del reattore, non c’è quindi necessità di giacimenti come nel caso del petrolio, ma si trova su tutto il pianeta.

È quindi innegabile che si tratta di una fonte di energia già di per se interessante, ma sotto gli altri aspetti come si comporta?

Per quel che riguarda le scorie non si ha direttamente nessuna produzione, gli unici componenti che periodicamente devono essere sostituiti sono quelli del toroide che contiene il plasma e hanno una radioattività molto bassa, soprattutto se confrontata con le centrali a fissione (quelle di Fukushima e Chernobyl per intenderci), inoltre non si ha nessuna produzione di anidride carbonica, che è uno dei problemi maggiori nell’attuale scenario energetico, possiamo quindi considerarla un’energia pulita. Anche per quel che riguarda la sicurezza abbiamo buone notizie, infatti il processo di fusione è difficile da ottenere e quindi, nel caso in cui venisse perturbato da fenomeni esterni, come ad esempio il collasso della struttura, si spegnerebbe da solo non procurando alcun pericolo per la popolazione, non facciamoci quindi impressionare dal termine termonucleare, significa semplicemente che si ha elevata temperatura e che riguarda il nucleo dell’atomo! Questo tipo di centrali hanno un rendimento molto alto, il reattore sperimentale ITER dovrebbe produrre dieci volte l’energia immessa per far funzionare la centrale, ma le centrali operative avranno un rapporto compreso tra 20 e 50.

Ma a che punto siamo con la ricerca? Siamo già in grado di sfruttarla? Ci sono già centrali operative?

Per rispondere a queste domande siamo stati negli spazi del CNR di Padova, pochi sanno infatti che la città veneta è uno dei punti di riferimento mondiali per quel che riguarda la fusione termonucleare. Nel secondo dopoguerra infatti alcuni ricercatori delle facoltà di Ingegneria Elettrica e Fisica dell’Università di Padova iniziarono a interessarsi alla fusione e in particolare allo studio del plasma, ingrediente fondamentale nel processo termonucleare. Il plasma altro non è che un gas ionizzato all’interno del quale, grazie anche alla temperatura molto alta: 100 milioni di °C (per avere un termine di paragone il sole raggiunge una temperatura di 20 milioni di °C) si innesca il processo di fusione. Un punto di svolta fu rappresentato da due importanti esperimenti Eta Beta I ed Eta Beta II che diedero maggior credibilità al team di ricercatori dell’ateneo patavino, tanto da dirottare la costruzione dell’importante esperimento RFX (Reverse Field eXperiment) dal Regno Unito a Padova, che iniziò a funzionare nel 1992. Per la sua sperimentazione serviva un team di ricerca strutturato e nel 1996 nacque così il Consorzio RFX composto da CNR, INFN, Università di Padova, ENEA e Acciaierie Venete S.p.A. Tale esperimento fu di fondamentale importanza per comprendere il comportamento del plasma, tanto che l’autorevole rivista Nature Physics vi dedicò nel 2009 la copertina grazie alla scoperta che il plasma, in determinate condizioni, si auto organizza, limitando la dissipazione di energia. Per rispondere alle nostre domande siamo stati accompagnati all’interno delle strutture che contengono gli esperimenti relativi alla fusione da Maria Teresa Orlando, Responsabile Comunicazione e Relazioni Esterne, Maria Giovanna Romanelli, Ufficio Relazioni Esterne e Pietro Vincenzi, fisico sperimentale del consorzio RFX. Tutti gli esperimenti che si svolgono a Padova fanno capo al consorzio EUROfusion, organo europeo che ha nel suo piano di sviluppo la prossima costruzione di ITER, il primo vero reattore a fusione al mondo e successivamente del primo reattore operativo DEMO.  ITER dovrebbe entrare in funzione nel 2025, mentre per DEMO dovremo aspettare circa 30 anni. Allo scopo di costruire al meglio ITER sono stati recentemente messi in cantiere due importanti esperimenti sempre negli spazi del CNR di Corso Stati Uniti a Padova: SPIDER (Source for Production of Ion of Deuterium Extracted from Rf Plasma) e MITICA (Megavolt ITER Injection and Concept Advancement), entrambi inseriti all’interno di un unico progetto col nome di PRIMA (Padova Research on ITER Megavolt Accelerator), il primo, SPIDER, verrà attivato a breve. Questi due esperimenti, finalizzati appunto alla costruzione di ITER, fanno parte del Consorzio NBTF (Neutral Bean Test Facility, che vede come membri Unione Europea, Cina, Giappone, Russia, India e Stati Uniti) studiano come realizzare il Neutral Beam Injector (NBI) di ITER, cioè l’iniettore di particelle neutre ad altissima energia che servono a scaldare il plasma per farlo arrivare alla fusione, in pratica l’accendino di ITER. I 200 ricercatori in collaborazione con l’agenzia europea di ITER Fusion for Energy, con l’agenzia giapponese e indiana, stanno lavorando duramente per mantenere le scadenze che permetteranno la tanto attesa realizzazione di ITER. Se le tempistiche sono corrette quindi potremo usare nelle nostre case energia prodotta dalla reazione di fusione termonucleare nella seconda metà del secolo, sicuramente sarà una svolta epocale nella produzione di energia, e non potremo non dimenticare che buona parte di questo successo ha avuto origine anche qui, a casa nostra.