Passi avanti per la fusione nucleare come fonte di energia

La fusione nucleare (come quella che avviene costantemente nel Sole) è il sogno di qualsiasi fisico nucleare. Fondere due nuclei per crearne uno nuovo e generare energia pulita nel processo. In realtà siamo già in grado di farla, ma servono altissime energie che la rendono, ad oggi, poco efficiente.

Durante la fusione nucleare due nuclei atomici si fondono in un nuovo nucleo e la rezione genera un'energia spaventosa; energia che sarebbe bello poter utilizzare. In laboratorio questo può essere fatto con acceleratori di particelle, ma su scale piccole, non utilizzabili praticamente in una centrale (che però arriveranno). Il professor Ralf Schützhold, direttore del Dipartimento di Fisica Teorica dell'HZDR, dice che "Da un lato si tratta di una fonte di energia praticamente illimitata. Dall'altro lato, ci sono tutti i numerosi ostacoli tecnologici che vogliamo aiutare a superare attraverso il nostro lavoro".

Per innescare la fusione nucleare, bisogna prima di tutto superare la repulsione elettrica tra i nuclei atomici. Questo di solito richiede alte energie ma, come spiega il Dr. Friedemann Queißer, si può usare anche l'effetto tunnel: "Se non c'è abbastanza energia disponibile, la fusione può essere ottenuta attraverso l'effetto tunnel. Questo è un processo quantistico. Significa che si può passare (come un tunnel) attraverso la barriera energetica causata dalla repulsione nucleare a energie più basse". Attualmente, i fisici dell'HZDR stanno valutando se la fusione controllata potrebbe essere facilitata con l'aiuto di processi di tunneling; anche se, finora, l'intensità della radiazione laser utilizzata era troppo bassa per innescare tali processi.

Con i laser a raggi X a elettroni liberi (XFEL) è possibile raggiungere una densità di potenza di 10^20 watt per centimetro quadrato. Circa mille volte l'energia che colpisce la terra dal Sole, concentrata sulla superficie di una monetina. Una energia sufficiente, in teoria, ad innescare l'effetto tunnel. I ricercatori di Dresda hanno studiato, in particolare, processi per la fusione di isotopi di idrogeno, deuterio e trizio, reazione attualmente considerata tra i candidati più promettenti per le future centrali a fusione.

Il prossimo passo, per i fisici di Dresda, è quello di comprendere meglio le reazioni di fusione a livello teorico ed essere in grado di effettuare i processi di tunneling con l'aiuto dei raggi X. Infatti l'effetto tunnel è stato ottenuto varie volte in laboratorio per molti sistemi, ma mai (ad oggi) per una reazione di fusione nucleare; tale traguardo rimane solo teorico. In oltre varrebbe la pena di valutare altre sorgenti di radiazione (oltre ai raggi X) che potrebbero contribuire ai processi di tunneling. I primi risultati teorici sui fasci di elettroni sono soddisfacenti, ad esempio.

La fusione nucleare sarebbe un traguardo enorme per l'umanità, ma anche per l'ambiente (secondo il MIT la raggiungeremo entro il 2030). Una strada da seguire e su cui investire quante più risorse possibili. Specialmente in Italia.