Non esiste un solo tipo di fusione nucleare. Come si vedrà nel caso di First Light Fusion (FLF), nella ricerca nucleare esistono tanti tipi di fusione, come ad esempio quella inerziale. Proprio quest’ultima di recente ha raggiunto un nuovo record di efficienza grazie a FLF, soprattutto per quanto riguarda la distanza di “stallo”, ovvero quella percorsa dal “proiettile” fino al bersaglio di fusione.
Stallo? Proiettile? No, non è un film western: è solo il futuro che avremo se la fusione nucleare inerziale dovesse diventare la tecnologia d’elezione per la transizione energetica. Ma andiamo per gradi, e vediamo intanto cos’è la fusione inerziale.
Cos’è la fusione nucleare inerziale
Prendendo come riferimento quanto riportato sul sito dell’UNIPI, la fusione nucleare inerziale è un processo attuato da fasci di raggi laser (o fasci di particelle accelerate) che sono focalizzati su una microsfera di alcuni millimetri di diametro. In essa è contenuta, come combustibile, una miscela di deuterio (D) e trizio (T) allo stato liquido.
Grazie a questi fasci dell’ordine di qualche MJ, per una durata di 10÷30 ns riscaldano violentemente lo strato superficiale della microsfera, provocando, per ablazione dello stesso, l’implosione del combustibile contenuto nella microsfera. Con questa implosione, grazie alla compressione adiabatica prodotta nel combustibile, la temperatura e la densità si innalzano fino a raggiungere le condizioni di ignizione.
L’inerzia viene dai nuclei D e T: uniti, permettono di mantenere a sua volta unito il combustibile per il tempo necessario perché si sviluppino un numero di reazioni di fusione sufficiente ad avere un bilancio energetico positivo.
Ma cosa c’entra lo stallo e i proiettili? Sono i metodi di innesco, diretto o indiretto. In questa branca di ricerca, si vuole infatti dimostrare di riuscire a lanciare un “proiettile” (appunto il materiale da innesco) con una certa precisione e ad una velocità importante (diversi chilometri al secondo), in modo da mantenerlo allo stato solido quando esso colpisce il combustibile da fusione.
Rimanendo allo stato solido, si creano le temperature e le pressioni necessarie per raggiungere la fusione. Ma perché ciò accada bisogna appunto mantenere compresso il bersaglio contenente il combustibile da fusione, da qui anche il fatto che si debba utilizzare un proiettile che viaggi a una velocità altissima. E da qui la necessità di calibrare la distanza di “stallo”, come già detto la distanza tra il punto di lancio del “proiettile” e il “bersaglio”, dove avviene l’implosione della fusione.
Nuovo record raggiunto da First Light Fusion
Come riporta il comunicato, la società First Light Fusion ha recentemente conseguito un importante traguardo: ha aumentato di oltre 10 volte proprio questa distanza di “stallo”.
Una vera e propria pietra miliare per la ricerca della fusione nucleare inerziale, perché contribuirà a risolvere una delle sfide ingegneristiche chiave nella progettazione di una centrale elettrica a fusione mediante proiettile.
La realizzazione di questo record è stato possibile utilizzando i nuovi progetti di “amplificatori”, che permettono di utilizzare proiettili a velocità ancora più alta. È il caso della Machine 3 di First Light, che utilizza energia pulsata per lanciare proiettili elettromagneticamente e che li accelera sino a 20 km al secondo, circa 72.000 km/h.
Con l’aumento da 10 mm a 10 cm, il prossimo obiettivo sarà quello di creare una “pistola elettrica” che possa lanciare questi “proiettili” a elevata velocità senza fondere: un requisito chiave per raggiungere lo stallo perfetto.
Una centrale a fusione inerziale in futuro
Dopo il successo della prima dimostrazione nel dicembre 2022 presso il National Ignition Facility negli Stati Uniti, sempre più aziende stanno investendo maggiori risorse per risolvere gli ostacoli ingegneristici chiave che devono essere superati per realizzare l’energia da fusione commerciale.
Nonostante ciò, già si parla di mettere in piedi una centrale elettrica a fusione inerziale. Se dovesse utilizzare la tecnologia di First Light, essa funzionerà come un motore a combustione interna, dove il bersaglio dell’amplificatore contiene il combustibile e il proiettile, sparato ad altissima velocità, sarebbe una specie di candela di accensione. Il bersaglio verrà fatto poi cadere nella camera di reazione e successivamente il proiettile verrà sparato verso il bersaglio per creare la fusione.
L’obiettivo di First Light sarebbe quello di progettare un impianto con il rischio più basso e la maggiore scalabilità possibile. Potrebbe essere una soluzione quella di aumentare l’energia per colpo e ridurre la frequenza, così da ridurre le dimensioni complessive dell’impianto, e così anche i rischi.
Ma al momento sono solo supposizioni. Nel mentre, riporta Scenari Economici, la società ora sta lavorando a “Machine 4”. Con un raggio di 75 metri, dovrebbe dimostrare la possibilità di avere con questa tecnologia un bilancio energetico positivo. Come impostazione, si prevede che lancerà proiettili a 60 km al secondo, circa 216.000 km all’ora.
