In Cina avviato il progetto per la costruzione della prima centrale a fusione nucleare nel mondo

Il governo cinese ha approvato la costruzione della più grande centrale a impulsi del mondo con piani per generare energia da fusione nucleare entro il 2028, secondo il principale scienziato di armi nucleari che guida il progetto.

“L’accensione a fusione è il fiore all’occhiello della scienza e della tecnologia nel mondo di oggi”, ha affermato Peng Xianjue, professore presso l’Accademia cinese di fisica ingegneristica, in un incontro online organizzato dal think tank Techxcope con sede a Pechino il 9 settembre. “Essere i primi al mondo a ottenere il rilascio di energia da fusione su scala energetica costituirà la pietra miliare più importante sulla strada per l’energia da fusione per gli esseri umani”.

Peng, 81 anni, ha sviluppato alcune delle piccole testate nucleari più avanzate della Cina ed è stato uno dei principali consiglieri del programma di armi nucleari del paese, secondo le informazioni disponibili.

La macchina Z-pinch – che replica le reazioni di fusione di una bomba termonucleare attraverso la pressione magnetica creata da un impulso elettrico estremamente forte – dovrebbe essere completata intorno al 2025 a Chengdu, capitale della provincia sud-occidentale del Sichuan. La macchina produrrà 50 milioni di ampere di elettricità, circa il doppio dell’impianto di alimentazione a impulsi Z, un dispositivo simile al Sandia National Laboratory negli Stati Uniti, ha affermato Peng.

Potenze nucleari come Stati Uniti, Russia e Cina hanno costruito una serie di macchine Z-pinch negli ultimi decenni – alcune delle quali non sono mai state rivelate ufficialmente – per simulare le condizioni estreme necessarie per sviluppare armi atomiche. Queste strutture possono immagazzinare un’enorme quantità di elettricità e rilasciarla in pochi nanosecondi. L’impulso elettrico può creare una pressione estrema e una radiazione sufficiente affinché due atomi leggeri possano “fondersi” in uno più pesante e cedere una certa massa sotto forma di energia. Ma costruire una macchina in grado di produrre più potenza di fusione che input è estremamente difficile e finora nessun paese ha avuto successo.

Secondo la presentazione di Peng, i ricercatori cinesi cercheranno di creare una reazione di fusione nucleare utilizzando la forte carica elettrica per accendere un piccolo numero di isotopi dell’idrogeno deuterio e trizio. Controllando attentamente il processo, sperano di essere in grado di limitare l’energia dell’impulso rilasciata a poche centinaia di milioni di joule, circa quanto un sacco di TNT da 20 kg (44 libbre).

A differenza dai progetti precedenti, l’energia di fusione prodotta dalla struttura cinese non andrà alla rete elettrica, ma guiderà una palude di particelle superveloci per colpire l’uranio, il combustibile che alimenterà la componente di fissione della struttura.

Un diagramma della struttura complessiva del reattore a fissione Z Fusion pianificato in Cina. Foto: China Academy of Engineering Physics.

Nella sua presentazione alla conferenza, Peng ha affermato che questa inclusione di reattori a fusione e fissione è responsabile della designazione del progetto cinese come Z-FFR. L’intenzione è che le pareti della camera di accensione della fusione siano riempite di uranio che assorbirà i neuroni volanti prodotti dall’esplosione, facendolo dividere in due elementi più leggeri, lo stesso processo utilizzato negli impianti nucleari esistenti.

La fissione dell’uranio aumenterà la produzione di calore totale della struttura da 10 a 20 volte, accelerando significativamente l’applicazione dell’energia di fusione e rendendola pronta per la produzione di energia commerciale entro il 2035, secondo una stima del team di Peng. Se la macchina cinese vuole avere successo, avrà bisogno di molti condensatori ad alte prestazioni per immagazzinare l’elettricità e interruttori alimentati a laser che possono funzionare istantaneamente senza causare una carenza.

Peng ha affermato che molti di questi problemi sono stati risolti, grazie alle nuove scoperte scientifiche e alle innovazioni tecniche degli scienziati nucleari cinesi negli ultimi anni. E alcuni dei loro approcci sono fondamentalmente diversi da quelli sperimentati in Occidente.

Nei suoi esperimenti di fusione, il laboratorio statunitense Sandia ha cercato di avviare l’accensione dal centro del dispositivo bersaglio. Ma i ricercatori cinesi affermano di aver scoperto che l’accensione potrebbe essere raggiunta più facilmente creando prima una sottile linea di reazioni di fusione che attraversa il centro del bersaglio. Questo approccio lineare riduce il problema complesso e tridimensionale di schiacciare l’intero bersaglio — alla stessa pressione da molte direzioni contemporaneamente — a un problema unidimensionale, ha spiegato Peng. L’approccio cinese semplifica in modo significativo i modelli fisici per l’analisi del computer mentre rilassa la domanda di input di energia, ha aggiunto. “Questa è una grande innovazione”.

I ricercatori hanno affermato che la futura centrale elettrica potrebbe utilizzare il minerale di uranio naturale, le scorie nucleari prodotte dai reattori odierni, o il torio, che potrebbe soddisfare la domanda di energia per migliaia — o addirittura decine di migliaia — di anni producendo poche scorie radioattive. E hanno chiarito che poiché l’esplosione della fusione avverrà solo una volta ogni 10 secondi, non sarà in grado di generare energia sufficiente per avviare una reazione a catena e causare una fusione, rendendo il progetto sicuro e adatto alla maggior parte dei luoghi della Terra.

La macchina Z è solo uno di una serie di metodi, inclusi potenti laser e plasma caldo ingabbiati in un campo magnetico, provati e testati dalla Cina e da altri paesi nella corsa per ottenere l’accensione per fusione. Numerose strutture giganti sono in fase di sviluppo in tutto il mondo, la maggior parte delle quali mira alla produzione di energia commerciale entro la metà di questo secolo.

Un fisico nucleare con sede a Pechino, che ha chiesto di non essere nominato a causa della delicatezza del problema, ha affermato che sebbene la macchina Z abbia alcuni vantaggi unici, presenta anche alcuni problemi difficili che potrebbero influire sulla sua applicazione di massa. La fonte di energia elettrica, ad esempio, dovrà generare e rilasciare cariche ad alta frequenza ogni pochi secondi, mettendo a dura prova i condensatori e altri componenti. Inoltre, il dispositivo bersaglio dovrà essere sostituito dopo ogni esplosione, mentre la camera del reattore dovrà resistere a migliaia di shock esplosivi al giorno.

Ma se l’accensione può essere raggiunta, una cosa è certa, secondo il fisico: la struttura sarà un “mega laboratorio” per ricerche all’avanguardia su qualsiasi cosa, dalla fisica del Big Bang alle nuove armi.

Fonte: South China Morning Post 14 settembre 2022

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