Nelle ultime settimane ha fatto molto scalpore la notizia giunta da un laboratorio americano, situato in California, chiamato Lawrence Livermore. Gli scienziati di questo laboratorio hanno infatti raggiunto un risultato storico nella ricerca sulla fusione nucleare, riuscendo a generare più energia rispetto a quella necessaria per la sua stessa produzione. Ma questo cosa significa concretamente? E quali sono le sue implicazioni?
In seguito a questo annuncio si sono susseguite notizie a tratti contrastanti, da un lato gli entusiasti, dall’altro gli scettici.
Cerchiamo dunque di fare un po’ chiarezza sulla questione, partendo dalle basi scientifiche.
Fissione e fusione: cosa sono e quali sono le differenze
La fissione nucleare è il meccanismo che fino ad ora le centrali nucleari hanno utilizzato e utilizzano per la produzione di energia. Questo processo si basa sulla scissione del nucleo pesante di un atomo di uranio in due frammenti più leggeri, ottenuti bombardando il nucleo con dei neutroni; successivamente, i frammenti generati si respingono con forza a causa della carica positiva che entrambi presentano, data la presenza dei soli neutroni e protoni al loro interno, generando in questo modo energia cinetica. Durante la scissione dell’atomo, inoltre, alcuni neutroni presenti nel nucleo vengono liberati, andando a scindere altri atomi di uranio, e innescando così la reazione a catena che garantisce il funzionamento dell’intero reattore nucleare. Dunque, grazie al meccanismo della fissione viene prodotta energia cinetica, che permette di riscaldare l’acqua all’interno della centrale fino a farla diventare vapore, successivamente l’energia contenuta nel vapore viene trasformata in energia meccanica tramite l’utilizzo di una turbina, e infine trasformata in energia elettrica grazie ad un generatore.
La fusione nucleare è invece il processo che avviene nel Sole e in altre stelle del nostro Universo, e che permette di produrre ingenti quantità di energia. Questo meccanismo parte da due atomi leggeri, precisamente di idrogeno, che vengono fusi tra loro, creando un atomo più pesante di elio e liberando energia, tanta energia. Il problema che ha sempre accompagnato gli studi sulla fusione nucleare e che ha sempre impedito l’utilizzo commerciale di questo meccanismo, è che il quantitativo di energia necessario per attivare un processo di fusione era superiore al quantitativo di energia prodotto dalla reazione stessa. In poche parole, era più l’energia immessa nell’imput del processo, che quella generata dall’output finale. Ma perché? Perché i nuclei dei due atomi di idrogeno hanno la stessa carica positiva, e dunque si respingono con forza. Fino a poche settimane fa, quindi, l’energia necessaria per vincere questa forza repulsiva tra i nuclei dei due atomi era superiore a quella prodotta dalla fusione stessa dei due atomi. Ed è proprio questo che spiega il perché di tanto rumore in seguito a quanto comunicato dal laboratorio Lawrence Livermore, perché finalmente, dopo decenni di studi e di sperimentazioni, si è riusciti a fondere due atomi di idrogeno producendo più energia di quanta utilizzata per avviare la reazione.
Quali sono i vantaggi del produrre energia tramite la fusione nucleare?
I vantaggi di avere centrali nucleari che funzionano tramite la fusione nucleare e non più tramite la fissione sono innumerevoli, e fanno indubbiamente gola in un momento di crisi energetica come questo.
Innanzitutto, il meccanismo della fusione ha un’efficienza energetica elevatissima, basti pensare che permette di produrre quasi dieci milioni di volte più energia rispetto al processo di combustione di gas, carbone o petrolio.
Inoltre, questo processo di produzione energetica è privo di emissioni di CO2, aspetto di fondamentale importanza nell’ottica di efficientamento energetico senza impatto negativo sull’ambiente e sul clima, già decisamente saturi a causa delle attività umane.
E le famose scorie radioattive prodotte dal nucleare? La fusione, a differenza della fissione, permette di produrre energia generando quasi zero scorie. Infatti, i sottoprodotti di questo processo sono soltanto il trizio – isotopo dell’idrogeno che presenta un livello di radioattività non pericoloso per la salute umana - e l’elio, un gas nobile raro da trovare sulla Terra, che potrebbe quindi rivelarsi molto utile per applicazioni in campo medico o scientifico.
Infine, le centrali a fusione potrebbero risultare molto più sicure. Infatti, se da un lato le centrali a fissione si basano su una reazione a catena, che quindi risulta più difficile da interrompere in caso di malfunzionamento, in una centrale a fusione lo stop del processo in caso di anomalia sarebbe immediato, rendendo molto più difficile il verificarsi di effetti pericolosi all’esterno del reattore nucleare, e soprattutto della centrale stessa.
Ma è davvero una svolta storica?
Da un punto di vista squisitamente scientifico si, sono infatti decenni che si cerca di capire come far sì che il bilancio energetico finale del processo di fusione sia positivo. Ed è altresì evidente, come sottolineato in precedenza, che i vantaggi sarebbero innumerevoli.
Tuttavia, è necessario fare alcune considerazioni.
Prima di tutto, il fattore tempo; gli stessi scienziati del laboratorio hanno sottolineato come per l’utilizzo commerciale di questa reazione ci vorranno almeno trent’anni, se non di più, di ricerca e sviluppo.
Ed è proprio per questo motivo che molti hanno reagito alla notizia invitandoci a tenere i piedi per terra, dal momento che, se davvero rispettiamo gli impegni presi a Parigi nel 2015 e quelli presi da noi europei tramite l’European Green Deal del 2020, è probabile – e auspicabile - che tra trenta o quarant’anni la nostra energia deriverà quasi solo da risorse rinnovabili, e che quindi non ci sarà più così tanto bisogno di altre fonti energetiche come il nucleare.
Anzi, alcuni esperti evidenziano come la ricerca e lo sviluppo per l’implementazione di questa tecnologia nelle nuove centrali andrebbe a togliere ingenti quantità di risorse alle rinnovabili.
L’ultimo aspetto, ma non per importanza, è che non per forza l’energia derivante da fusione nucleare sarà green, questo perché dipenderà dall’energia utilizzata per attivare il sistema della fusione. Se questa dovesse derivare da fonti rinnovabili, allora potremmo davvero parlare di energia pulita ed incredibilmente efficiente, altrimenti non lo sarebbe del tutto.
In conclusione, quello che gli scienziati sono riusciti a realizzare nel laboratorio Lawrence Livermore è di vitale importanza per gli studi sull’energia atomica e per il futuro della produzione energetica. Tuttavia, non bisogna perdere di vista la via delle rinnovabili e gli obiettivi che ci siamo prefissati per i prossimi trent’anni.
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Fonti consultate per il presente articolo:
https://www.mite.gov.it/pagina/fissione-e-fusione-nucleare
https://www.lifegate.it/stati-uniti-fusione-nucleare
https://www.youtube.com/watch?v=o9AKgqvEI4E
Immagine: https://www.pexels.com/it-it/foto/fotografia-di-paesaggio-di-fabbrica-459728/
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L'Autore
Alessia Marchesini
Classe '99, si laurea in Scienze Internazionali e Diplomatiche presso l'Università di Bologna. Attualmente frequenta un Master in Politiche, Progettazione e Fondi Europei presso l'Università di Padova. I suoi interessi più grandi sono la storia e la geopolitica, ma anche la natura e la tutela dell'ambiente. Da convinta europeista, ha deciso di cimentarsi nello studio e nell'approfondimento degli strumenti che l'Unione Europea mette a disposizione di stati e cittadini per rispondere alle esigenze del nuovo secolo, in particolare quelle focalizzate su lavoro, transizione energetica ed ecologica.
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