Fusione nucleare e intelligenza artificiale per un’energia pulita. Ma l’obiettivo è più lontano di quanto dicano

Un altro passo avanti è stato fatto nel processo di produzione di energia da fusione nucleare.

Il percorso per avere energia pulita resta sempre “lunghissimo” e con esito incerto sul raggiungimento dell’obiettivo. Usando l’intelligenza artificiale si è riusciti a “governare” uno dei tanti problemi presenti nella fissione nucleare, ovvero la turbolenza del plasma. Un fluido, il plasma, composto da atomi spogli degli elettroni che li circondano e da elettroni liberi. Le turbolenze sono un moto disordinato del plasma, con formazione di vortici.

La fusione nucleare è una reazione che porta due nuclei a fondersi, con il risultato finale di avere una perdita di massa dei prodotti della fusione rispetto ai reagenti. Questa perdita di massa, moltiplicata con un numero grandissimo che è il quadrato della velocità della luce, è la quantità di energia generata. Gli “ingredienti” più utilizzati sono deuterio e trizio, “parenti” dell’idrogeno.

L’energia estraibile da un litro di acqua, in seguito alla fusione dei nuclei di deuterio, equivale all’energia sviluppata nella combustione di 300 litri di benzina.

Deuterio e trizio, fondendosi, generano elio e neutroni. L’intelligenza artificiale interverrebbe sulle turbolenze attraverso diverse riconfigurazioni del plasma.
Tali turbolenze sono modificazioni di temperatura e densità dovute a variazioni del campo magnetico, che confina le reazioni di fusione che alimentano il plasma nel nucleo. Il plasma, a temperature di almeno 100 milioni di gradi, viene sostenuto o con campi magnetici (confinamento magnetico) o sfruttando l’inerzia dei componenti il plasma (confinamento inerziale), per mantenere la reazione durante la sua breve durata.

La turbolenza limita l’efficienza delle reazioni, ma è solo uno dei seri problemi della fusione.

Le turbolenze si verificano nel dispositivo, a forma di ciambella, chiamato tokamak, dove sono confinate le reazioni di fusione. I problemi grandi e seri riguardano il fatto che l’80% dell’energia prodotta è trasportata da neutroni, che hanno energia e numerosità molto maggiore di quelli prodotti nel processo di fissione, a parità di potenza.

I neutroni generati dal processo di fusione provocano danni maggiori di quelli della fissione, perché hanno un’energia maggiore (sette volte l’energia dei neutroni a fissione).

Questo bombardamento e deterioramento delle strutture di contenimento obbligano alla sostituzione e il materiale sostituito è fortemente radioattivo. Altro che rifiuti zero!

Inoltre, mentre il deuterio può essere estratto dall’acqua del mare illimitatamente, il trizio bisogna generarlo. Il problema si risolve usando il litio 6. Questo processo complesso si sarebbe dovuto verificare sperimentalmente nel reattore Iter - 35 nazioni stanno collaborando per costruire il più grande tokamak al mondo, l’ITER. Una delle missioni per le fasi successive del funzionamento di ITER è dimostrare la fattibilità della produzione di trizio all’interno del recipiente a vuoto.

La fornitura mondiale di trizio non è sufficiente a coprire il fabbisogno delle future centrali elettriche. ITER offrirà un’opportunità unica per testare modelli di coperte di trizio all’interno di una nave in un ambiente di fusione reale. Un problema ciclopico che ENI e altri big della collaborazione Commonwealth Fusion Systems nemmeno si pongono.

Occuparsi della reazione deuterio/trizio senza sapere come trovare il trizio! Ma per questioni finanziarie questo non è avvenuto.

Oggi, irresponsabilmente, un aspetto cruciale come la garanzia del combustibile per la fusione è nelle mani dei risultati di simulazioni numeriche che restituiscono risultati per nulla positivi per reattori a fusione che usano deuterio e trizio. Quindi solo dopo il completamento di ITER saranno fatti i test sul trizio. Tutto rinviato a un futuro indefinito anche se i media, imboccati da veline, esultano per inesistenti svolte per l’energia infinita e a costo infimo.

Tempo coerente con il contenimento della temperatura entro il grado e mezzo? Investimenti copiosi senza rispondere al vitale problema della generazione di trizio. Entusiasmo su AI e turbolenza del plasma esattamente come per le inesattezze propalate a dicembre dello scorso anno per il guadagno di energia nel reattore di fusione del National Ignition Facility del Lawrence Livermore National Laboratory. Un esperimento di fusione controllata usando laser - a essere precisi 192 laser - per scopi militari.

Relativamente al guadagno energetico ottenuto non c’entra nulla con il bilancio energetico positivo, ossia più energia ottenuta di quella spesa. Il riferimento è all’energia prodotta dal laser per generare l’impulso necessario per fondere gli atomi di idrogeno e l’energia ottenuta dalla fusione di questi atomi. L’energia spesa per produrre quell’impulso è stata 100 volte più grande di quella ottenuta dalla fusione dei nuclei.

Il risultato ottenuto al NIF serve solo per armi nucleari per esempio bombe a microfusione ma se e quando sarà possibile produrre energia per le attività umane non di guerra è tutto da dimostrare e in alto mare. Sul guadagno di NIF nella fusione, gli scienziati dell’impianto laser fiore all’occhiello del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti hanno infranto il loro stesso record all’inizio di questo mese, generando più di 10 quadrilioni di watt di potenza di fusione per una frazione di secondo.

La notizia ha ravvivato le speranze che la NIF, a lungo in difficoltà, possa ancora raggiungere il suo obiettivo di produrre più energia di quella che consuma in una reazione di fusione autosostenuta. L’impianto da 3,5 miliardi di dollari tuttavia non è stato progettato per servire come un prototipo di centrale elettrica ma piuttosto per sondare le reazioni di fusione nel cuore delle armi termonucleari ( J. Tollefson, “US achieves laser-fusion record: what it means for nuclear-weapons research”, Nature, 27 agosto 2021).