Lo studio in questione è a guida italiana e vede il Cnr-Istp affiancato dai Dipartimenti di Fisica dell’Università di Milano-Bicocca e della Statale di Milano, dal centro di ricerca di Enea di Frascati e da altre istituzioni europee nell’ambito del progetto “GETART” (acronimo che sta per “Gamma ray Emission in Tokamaks: Assessment of Reaction rate Throughput”). Il problema affrontato dallo studio a guida italiana non è di poco conto, perché va a centrare il problema della certificazione indipendente dei risultati ottenuti dagli esperimenti in corso e all’autorizzazione dei futuri impianti commerciali.
Lo studio guidato da Cnr, in collaborazione con Milano-Bicocca, Enea e i membri del progetto GETART
Parlando di energia da fusione nucleare, quella a cui tutti guardiamo con grandi attese, perché pulita e rinovabile, una delle più grandi sfide che dobbiamo affrontare è riuscire a misurare con precisione la potenza raggiunta nei nuovi reattori a fusione, basati sulla reazione deuterio-trizio.
Un gruppo internazionale di ricerca, guidato dall’Istituto per la scienza e tecnologia dei plasmi del Consiglio nazionale delle ricerche di Milano (Cnr-Istp), ha raggiunto dei risultati rilevanti in questo campo, pubblicando uno studio che suggerisce di procedere a misurare tale potenzia attraverso due raggi gamma di energia di circa 14 MeV e 17 MeV, emessi nel decadimento dell’elio-5.
Lo studio in questione è a guida italiana e vede il Cnr-Istp affiancato dai Dipartimenti di Fisica dell’Università di Milano-Bicocca e della Statale di Milano, dal centro di ricerca di Enea di Frascati e da altre istituzioni europee nell’ambito del progetto “GETART” (acronimo che sta per “Gamma ray Emission in Tokamaks: Assessment of Reaction rate Throughput”).
Due gli articoli scientifici dedicati, pubblicati su “Physical Review C” e “Physical Review Letters”.
Perché è importante questo studio sui raggi gamma
“Il nuovo metodo sviluppato si basa sulla misura assoluta dei due raggi gamma di energia di circa 14 MeV e 17 MeV, emessi nel decadimento dell’elio-5: da questa misura, mai effettuata prima con sufficiente accuratezza, è stato possibile determinare le energie e le intensità relative con cui sono emessi i due raggi gamma”, ha spiegato in una nota Marica Rebai, ricercatrice del Cnr-Istp e prima autrice del lavoro pubblicato su Physical Review C.
Andrea Dal Molin e Davide Rigamonti sono, invece, primi autori del lavoro successivamente pubblicato su Physical Review Letters: “Questo risultato ha permesso di determinare, in un secondo lavoro, il branching ratio di emissione dei raggi gamma rispetto al decadimento neutronico che è pari a uno ogni 42000 neutroni da 14 MeV prodotti, aprendo così strada all’uso della misura assoluta dei raggi gamma come nuovo metodo alternativo e complementare alle misure neutroniche per determinare la potenza raggiunta nei nuovi reattori a fusione basati sulla reazione deuterio-trizio, quali ITER e SPARC”.
Che cos’è il Tokamak
Il Tokamak, tirato in mezzo nell’acronimo GETART, è una macchina per la fusione termonucleare controllata di forma toroidale, simile ad una ciambella. Al suo interno c’è il plasma, un gas caldissimo e rarefatto, di ioni ed elettroni, che viene mantenuto lontano dalle pareti interne grazie ad un campo magnetico. Nel Tokamak il campo magnetico si richiude su se stesso percorrendo la ciambella, senza mai intercettare il contenitore fisico.
Nel sud della Francia, a Cadarache, è in costruzione ITER, il primo reattore sperimentale che avrà lo scopo di dimostrare la fattibilità dell’energia da fusione producendone in quantità significative. Si prevede che il primo plasma venga accesso nel 2025.
Il problema affrontato dallo studio a guida italiana non è di poco conto, perché va a centrare il problema della certificazione indipendente dei risultati ottenuti dagli esperimenti in corso e all’autorizzazione dei futuri impianti commerciali.
Gli studiosi italiani della fusione nucleare
“Questo tipo di misura basata sul conteggio assoluto di raggi gamma rappresenta l’unica tecnica possibile anche in vista dell’utilizzo di futuri reattori basati su carburanti alternativi che non producono neutroni, ad esempio quelli basati sulla fusione di deuterio ed elio-3 oppure di protone su boro-11”, ha spiegato in una nota il coordinatore del progetto e dirigente di ricerca del Cnr-Istp, Marco Tardocchi.
L’ottimizzazione di questa misura è stata eseguita in via preliminare presso il generatore di neutroni Enea “Frascati Neutron Generator” (FNG), uno dei pochi al mondo disponibili per la ricerca sulla fusione e in altri settori applicativi, tra cui aerospazio, automotive, fisica e rivelatori di particelle. Interamente progettato e realizzato dall’ENEA presso il Centro di Ricerche di Frascati, FNG è la più potente sorgente di neutroni da 14 MeV in Europa.
Gli esperimenti sono stati condotti presso l’infrastruttura del Joint European Torus nel Regno Unito – il più grande esperimento di fusione nucleare al mondo- durante la campagna sperimentale denominata DTE2, e sono stati in parte finanziati dal consorzio europeo EUROfusion, di cui l’Italia è partner.
Quanto vale il mercato mondiale della fusione nucleare
La fusione nucleare genera un mercato globale che oggi vale 333 miliardi di dollari, ma la necessità di soddisfare la crescente domanda di energia elettrica su scala mondiale nei prossimi 10-15 anni sta accelerando gli investimenti in questo settore.
Secondo le stime di uno studio Market Insights, tale valore potrebbe raggiungere i 500 miliardi di dollari entro il 2031, con un tasso di crescita medio annuo (Cagr 2024-2031) del 6% circa.
La fusione ha di fatto il potenziale giusto per soddisfare la domanda globale di energia per migliaia di anni, senza emissioni di carbonio o scorie radioattive di lunga durata. La proverbiale manna dal cielo per i governi e le industrie di tutto il mondo che si stanno impegnando sempre di più nel percorso di transizione energetica ed ecologica, nella decarbonizzazione e nell’abbattimento delle emissioni inquinanti.
