Cameron Merritt
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Una società privata di fusione nucleare ha riscaldato per la prima volta un plasma di idrogeno a 27 milioni di gradi Fahrenheit (15 milioni di gradi Celsius) in un nuovo reattore, più caldo del nucleo del sole.
Tokamak Energy, con sede nel Regno Unito, afferma che il test al plasma è una pietra miliare nella sua ricerca di essere il primo al mondo a produrre elettricità commerciale dall'energia di fusione, possibilmente entro il 2030.
L'azienda, che prende il nome dalla camera a vuoto che contiene la reazione di fusione all'interno di potenti campi magnetici, ha annunciato all'inizio di giugno la creazione del plasma superhot all'interno del suo reattore a fusione ST40 sperimentale.
Il test di successo - la temperatura del plasma più alta raggiunta finora da Tokamak Energy - significa che il prossimo anno il reattore sarà preparato per un test di un plasma ancora più caldo, di oltre 180 milioni di gradi F (100 milioni di gradi C).
Ciò metterà il reattore ST40 entro le temperature operative necessarie per la fusione nucleare controllata; la società prevede di costruire un ulteriore reattore entro il 2025 che produrrà diversi megawatt di potenza di fusione.
"È stato davvero emozionante", ha detto il co-fondatore di Tokamak Energy David Kingham. "È stato molto bello vedere i dati in arrivo ed essere in grado di ottenere il plasma ad alta temperatura, probabilmente oltre quello che speravamo". [Fatto o finzione scientifica? La plausibilità di 10 concetti di fantascienza]
Tokamak Energy è una delle numerose società finanziate da privati che corrono per creare un reattore a fusione funzionante in grado di fornire elettricità alla rete, forse anni prima della metà degli anni 2040, quando si prevede che il progetto del reattore a fusione ITER in Francia raggiungerà anche il suo "primo plasma". "
Potrebbe passare un altro decennio prima che il reattore ITER sperimentale sia pronto per creare una fusione nucleare sostenuta e anche in questo caso la reazione non verrà utilizzata per generare elettricità..
Stella in un barattolo
La fusione nucleare dell'idrogeno nell'elemento più pesante dell'elio è la principale reazione nucleare che mantiene il nostro sole e le altre stelle in fiamme per miliardi di anni, motivo per cui un reattore a fusione a volte viene paragonato a una "stella in un barattolo".
La fusione nucleare avviene anche all'interno di potenti armi termonucleari, note anche come bombe all'idrogeno, dove l'idrogeno viene riscaldato a temperature di fusione da dispositivi di fissione del plutonio, provocando un'esplosione centinaia o migliaia di volte più potente di una bomba a fissione.
Anche i progetti di fusione controllata terrestre come ITER e i reattori Tokamak Energy fonderanno il combustibile idrogeno, ma a temperature molto più elevate e pressioni inferiori rispetto a quelle esistenti all'interno del sole.
I sostenitori della fusione nucleare affermano che potrebbe rendere obsoleti molti altri tipi di generazione di elettricità, producendo grandi quantità di elettricità da quantità relativamente piccole di isotopi di idrogeno pesanti deuterio e trizio, che sono relativamente abbondanti nell'acqua di mare ordinaria..
"Cinquanta chilogrammi [110 libbre] di trizio e 33 chilogrammi [73 libbre] di deuterio produrrebbero un gigawatt di elettricità per un anno", mentre la quantità di combustibile a idrogeno pesante nel reattore in qualsiasi momento sarebbe solo pochi grammi, ha detto Kingham.
È energia sufficiente per alimentare più di 700.000 case americane medie, secondo i dati della US Energy Information Administration.
Gli impianti esistenti di fissione nucleare generano elettricità senza produrre emissioni di gas serra, ma sono alimentati da elementi pesanti radioattivi come l'uranio e il plutonio e creano scorie altamente radioattive che devono essere gestite e immagazzinate con cura. [5 cose quotidiane che sono radioattive]
In teoria, i reattori a fusione potrebbero produrre molti meno rifiuti radioattivi rispetto ai reattori a fissione, mentre il loro fabbisogno di carburante relativamente ridotto significa che i crolli nucleari come il disastro di Chernobyl o l'incidente di Fukushima sarebbero impossibili, secondo il progetto ITER.
Tuttavia, il ricercatore veterano sulla fusione Daniel Jassby, che una volta era un fisico presso il Princeton Plasma Physics Laboratory, ha avvertito che ITER e altri reattori a fusione proposti creeranno comunque quantità significative di rifiuti radioattivi.
Verso la fusione nucleare
Il reattore ST40 ei futuri reattori pianificati da Tokamak Energy utilizzano un design tokamak sferico compatto, con una camera a vuoto quasi rotonda invece della forma a ciambella più ampia utilizzata nel reattore ITER, ha detto Kingham.
Un progresso fondamentale è stato l'uso di magneti superconduttori ad alta temperatura per creare i potenti campi magnetici necessari per impedire al plasma superhot di danneggiare le pareti del reattore, ha detto..
Gli elettromagneti alti 7 piedi (2,1 metri) attorno al reattore Tokamak Energy sono stati raffreddati da elio liquido per funzionare a meno 423,67 gradi F (meno 253,15 gradi C).
L'uso di materiali magnetici avanzati ha dato al reattore Tokamak Energy un vantaggio significativo rispetto al design del reattore ITER, che avrebbe utilizzato elettromagneti assetati di energia raffreddati a pochi gradi sopra lo zero assoluto, ha detto Kingham.
Altri progetti di fusione finanziati da investimenti includono reattori in fase di sviluppo General Fusion, con sede nella Colombia britannica e TAE Technologies, con sede in California.
Una società con sede a Washington, Agni Energy, ha anche riportato i primi successi sperimentali con un approccio ancora diverso alla fusione nucleare controllata, chiamata "fusione fascio-bersaglio", riportato all'inizio di questa settimana..
Uno dei progetti di fusione più avanzati finanziati da privati è il reattore a fusione compatto sviluppato dal gigante aerospaziale e della difesa statunitense Lockheed Martin presso la sua divisione di ingegneria Skunk Works in California.
La società afferma che un reattore a fusione da 100 megawatt, in grado di alimentare 100.000 case, potrebbe essere abbastanza piccolo da poter essere montato su un rimorchio per camion ed essere portato ovunque sia necessario.
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