Mentre a Bruxelles il Consiglio europeo dei ministri dell’Energia discute di price cap per contenere gli aumenti di gas ed elettricità, la guerra in Ucraina minaccia di bloccare un progetto fondamentale per il mix energetico del futuro. Stiamo parlando di ITER, il reattore termonucleare internazionale, attualmente in costruzione nel Sud della Francia. L’infrastruttura aprirà la strada alla produzione di elettricità dalla fusione nucleare. Un’innovazione che garantirà un approvvigionamento di energia stabile, green e illimitato. Ma la Russia, membro centrale del progetto, potrebbe decidere di tirarsi fuori.
Il primo prototipo che produce energia netta da fusione
35 Nazioni lavorano da altrettanti anni per sviluppare il primo dispositivo (tokamak) in grado di generare energia netta combinando atomi di idrogeno per formare l’elio e mantenerla per lunghi periodi di tempo. Ogni MW di energia termica restituirà 10 MW di energia da fusione. ITER non produrrà elettricità, ma sarà la prima infrastruttura costruita sulla base di tecnologie integrate, materiali e composti fisici per questo futuro traguardo. Un punto di raccordo tra i piccoli reattori di IV generazione (small modular reactors) e le centrali nucleari del futuro. Attualmente il progetto, in fase di realizzazione nel sud della Francia, è al 77,3 per cento del completamento.
Il termine per l’assemblaggio principale della macchina è il 2025, tassello fondamentale per l’inizio dell’operazione Deuterio-Trizio nel 2035. Il tempo stringe e cresce il rischio che i 5,61 miliardi di euro destinati dall’Europa per il periodo 2021-2027 non saranno sufficienti a centrare gli obiettivi.
Reattore termonucleare sperimentale
Il reattore termonucleare internazionale sarà il più grande del mondo, con un volume di plasma dieci volte superiore a quello del suo collega JET, che detiene il record. ITER restituirà infatti 500 MW di energia nucleare a partire da 50 MW di potenza termica.
Il cuore della struttura, il Tokamak Building, è un edificio di sette piani in cemento armato. Nella vicina Assembly Hall avviene il pre-assemblaggio dei componenti. Il complesso ospita una sala di controllo, l’impianto criogenico che fornirà elio liquido per il raffreddamento dei magneti, impianti elettrici e strutture per la gestione dei rifiuti. Edifici e infrastrutture che i centri europei realizzano e consegnano all’organizzazione francese per l’assemblaggio. Un progetto imponente che impiega circa 2.000 lavoratori nella costruzione della struttura scientifica e altri 2.000 per montaggio, installazione e supervisione di oltre un milione di componenti. Una sfida logistica e ingegneristica enorme.
Il ruolo della Russia per lo sviluppo del nucleare
Il ruolo della Russia in questo progetto è fondamentale per la fornitura di materiali e apparecchi elettronici. La partecipazione del Paese al progetto attualmente non sembra in discussione, ma la cautela è d’obbligo alla luce dei recenti sviluppi del conflitto in Ucraina.
«Mosca continua a partecipare al progetto. Tutti i membri di ITER sono concentrati nella collaborazione», rassicura il neo direttore generale del progetto, Pietro Barabaschi. Il Project Centre russo ha annunciato di aver inviato i primi 4 giroscopi, dispositivi fondamentali per la generazione di corrente e il riscaldamento del plasma. Il Paese dovrebbe fornire altri 4 device, oltre a diverse altri dispositivi elettrici. Da anni l’Istituto di Fisica Applicata dell’Accademia Russa delle Scienze lavora allo sviluppo di questi sistemi, prodotti dall’azienda GICOM. Parliamo di tubi che emanano fasci di girotroni, che generano onde elettromagnetiche.
«È difficile sopravvalutare l’importanza dei complessi di girotroni, poiché senza questi sistemi più complessi è impossibile ottenere il primo plasma nel reattore. Il funzionamento di ITER senza giroscopi è irrealizzabile. Questo è il risultato di molti anni di lavoro scrupoloso da parte dei nostri scienziati e ingegneri, che hanno una vasta esperienza e le basi per la produzione di questi dispositivi», dichiara Anatoly Krasilnikov, capo dell’Agenzia nazionale russa ITER.
Idrogeno, deuterio e trizio, la fusione nucleare più efficiente
Gli scienziati concordano sul fatto che la reazione di fusione artificiale più efficiente è DT, prodotta combinando atomi di idrogeno, deuterio e trizio. Permette infatti il maggiore guadagno di energia a temperature minori rispetto ad altri composti. Temperatura che deve comunque raggiungere i 150.000.000 gradi Celsius. La seconda condizione per avviare la reazione è avere una densità di particelle di plasma sufficiente a provocare collisioni tra atomi. Infine, il dispositivo di stoccaggio deve essere in grado di conservare il plasma per un tempo di confinamento sufficiente. Obiettivo non semplice, considerando la tendenza del gas di espandersi in un volume definito. Il calore separa gli elettroni dai nuclei, trasformando il gas in plasma, detto anche quarto stato della materia.
Si forma così l’ambiente ideale per a produzione di energia da fusione. Un dispositivo tokamak sfrutta potenti campi magnetici per controllare il plasma. Il termine viene da un acronimo russo che sta per “camera toroidale con bobine magnetiche.”
Come funziona un tokamak?
Il tokamak è tra i più promettenti impianti per la fusione nucleare, secondo i maggiori esperti di energia. Ma come funziona esattamente questa infrastruttura?
Oggi le centrali elettriche, indipendentemente dalla fonte, trasformano l’energia meccanica in energia elettrica. Invece, il tokamak sfrutta l’energia termica prodotta dalla fusione degli atomi, assorbita delle pareti della vasca di contenimento. Allo stesso modo di una centrale elettrica convenzionale, questa infrastruttura utilizza l’energia, termica in questo caso, per produrre elettricità mediante turbine e generatori.