Nello sviluppo dei Tokamak, questi enormi dispositivi adibiti al confinamento del plasma, dove si svolge il processo della fusione nucleare, le temperature che si sviluppano a seguito della fusione degli isotopi di idrogeno sono talmente alte che ancora oggi è difficile riuscire a confinarle in maniera efficiente. O almeno così si credeva prima che i ricercatori del PPL avessero questa brillante intuizione: utilizzare il litio liquido per rinforzare questo confinamento. Così da garantire migliori prestazioni e una resistenza tale da rendere la tecnologia stessa dei Tokamak più pratica anche per altre realtà industriali.
L’esperimento del litio liquido nei Tokamak
I ricercatori del Laboratorio di Fisica del Plasma di Princeton (PPPL) e del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti stanno da tempo lavorando su delle soluzioni per sfruttare efficacemente l’energia della fusione con il Tokamak, migliorandone appunto il confinamento dell’energia prodotta.
Un passo avanti significativo è stato fatto con l’esperimento Lithium Tokamak Experiment-Beta (LTX-β). Ovvero l’aggiunta di un rivestimento di litio liquido all’interno delle pareti del Tokamak. Racconta Richard Majeski, fisico ricercatore principale al PPPL, il litio liquido non solo resiste al contatto con il plasma a 2 milioni di gradi, ma migliora anche le prestazioni del plasma stesso.
Va detto che questo è solo un esperimento. E che implementare pareti al litio liquido in un Tokamak su larga scala (ad esempio negli esperimenti dell’ITER) sarà comunque una sfida complessa e costosa. Tuttavia, esperimenti esplorativi come quelli condotti con LTX-β sono essenziali per avanzare con fiducia verso questa direzione.
E gli stessi risultati promettenti di LTX-β non mentono. Il litio liquido non solo può resistere al contatto con il plasma ad altissime temperature, ma anche migliorare le prestazioni dello stesso plasma, rendendo la fusione nucleare un passo più vicina alla realtà.
I vantaggi del litio liquido combinato all’idrogeno
Il litio liquido offre diversi vantaggi cruciali, come il fatto di essere un valido scudo per le pareti interne del dispositivo, così da ridurre la necessità di riparazioni frequenti. Inoltre, assorbe circa il 40% degli ioni di idrogeno che sfuggono dal plasma, comportando consequenzialmente:
- la riduzione del riciclo di queste particelle come gas neutro freddo,
- il mantenimento della temperatura ai bordi del plasma più vicina a quella del nucleo,
- la prevenzione all’instabilità del confinamento del calore.
Un altro vantaggio rilevante è la sua disposizione a permettere l’aumento della densità del plasma, che avviene tramite un fascio di particelle neutre ad alta energia che riscaldano e alimentano il plasma. Con il litio liquido, una piccola quantità di litio evaporata entra nel plasma, permettendo a quest’ultimo di trattenere gli ioni di idrogeno e aumentare così la densità.
Alla fine, il litio liquido ha tutte le carte per migliorare definitivamente il confinamento dell’energia. Nel lungo periodo, ciò potrebbe permettere la costruzione di Tokamak più piccoli e meno costosi. Rendendo la fusione nucleare un’opzione più pratica e conveniente per governi e industrie.
