Fusione nucleare: metodo innovativo per controllare il plasma nei stellarator

Fusione nucleare: metodo innovativo per controllare il plasma nei stellarator.

La ricerca sulla fusione nucleare ha fatto un importante passo avanti grazie a un team di scienziati del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), che ha sviluppato un metodo innovativo per migliorare l’efficienza dei stellarator, ossia i dispositivi più promettenti per la produzione di energia pulita attraverso questo processo.

Ma facciamo un passo indietro: cos’è esattamente una stellarator? Immaginate un gigantesco ciambellone metallico circondato da potenti magneti. All’interno di questa struttura, gli scienziati cercano di replicare lo stesso processo che alimenta il Sole, creando condizioni di temperatura e pressione estreme per fondere insieme nuclei di elementi leggeri e produrre energia.

I stellarator rappresentano una delle due principali “strade” che i ricercatori stanno percorrendo per raggiungere questo obiettivo, insieme ai più noti tokamak. La differenza principale tra i due sistemi sta nel modo in cui viene generato il campo magnetico necessario per contenere il plasma, un gas incredibilmente caldo e elettricamente carico. Ci vengono in aiuto i ricercatori, che spiegano in cosa differiscono i due sistemi.

“Nei tokamak utilizziamo tre grandi set di bobine magnetiche, con una corrente elettrica che scorre attraverso il centro del plasma. I stellarator, invece, utilizzano numerose bobine disposte attorno al plasma, creando campi magnetici che si avvolgono attorno alla struttura toroidale senza bisogno di una corrente centrale.”

Questa caratteristica conferisce ai stellarator alcuni vantaggi significativi, come la capacità di operare in modo continuo e una minore vulnerabilità a interruzioni improvvise del confinamento del plasma. Tuttavia, fino ad ora uno dei principali ostacoli allo sviluppo di questi dispositivi è stato il controllo delle particelle ad alta energia all’interno del plasma.

Il team del PPPL, in collaborazione con ricercatori dell’Università di Auburn, del Max Planck Institute for Plasma Physics in Germania e dell’Università del Wisconsin-Madison, ha affrontato questo problema con un approccio innovativo. Invece di tentare di simulare il comportamento di ogni singola particella – un’impresa che richiederebbe una potenza di calcolo enorme – hanno sviluppato una funzione semplificata che permette di prevedere con accuratezza la velocità con cui le particelle sfuggono dal campo magnetico.

Questa soluzione rappresenta un vero e proprio cambio di paradigma nella progettazione delle stellarator

“Utilizzando questa funzione proxy. Siamo stati in grado di sviluppare diverse configurazioni del plasma che riducono significativamente la perdita di particelle energetiche.”

Il settore della ricerca sulla fusione nucleare sta vivendo un momento particolarmente dinamico. Recentemente, l’azienda Thales ha annunciato un importante traguardo tecnico: il loro girotrone TH1507U ha raggiunto una potenza di output di 1,3 megawatt in radiofrequenza a 140 gigahertz, mantenendola per ben 360 secondi. Parallelamente, l’azienda francese Renaissance Fusion sta lavorando alla costruzione di stellarator che promettono di essere tra i reattori a fusione più efficienti e stabili mai realizzati. Progece anche il progetto ITER, che ha visto la recente partecipazione dell’Italia con la consegna di un importante modulo.

Questa nuova scoperta del PPPL potrebbe accelerare significativamente il percorso verso la realizzazione pratica dell’energia da fusione, un obiettivo che potrebbe rivoluzionare il panorama energetico globale offrendo una fonte di energia pulita, sicura e praticamente inesauribile.