SCIENZA
Un progetto mondiale da 20 miliardi di euro
Dentro ITER, il mega-reattore nucleare sperimentale che copierà il Sole
Nel sud della Francia c'è uno dei cantieri più complessi e avanzati d'Europa. Si costruisce una macchina per capire come produrre energia con la fusione nucleare, la reazione che accade nel cuore della nostra stella. Materie prime: isotopi di idrogeno estratto dall'acqua di mare e dal litio. Il direttore generale: “Una delle sfide più ambiziose della storia umana”
di Andrea Bettini
CADARACHE (FRANCIA) – Dieci anni fa in questo angolo di Provenza a un'ora di auto da Marsiglia non c'era nulla: un terreno qualunque, coperto da un bosco. Ora gru alte quasi 100 metri svettano su uno dei cantieri più complessi e tecnologicamente avanzati d'Europa. Forse persino del mondo. Cadarache è il luogo dove 35 paesi hanno deciso di inseguire insieme il sogno della fusione nucleare: energia praticamente illimitata, sostenibile, pulita, sicura. Usando come principale carburante l'acqua del mare.
Investimento da 20 miliardi di euro
Lo hanno chiamato ITER, che in latino significa “strada”, perché questo progetto sperimentale vuole condurre l'umanità verso un nuovo modello di produzione dell'energia, auspicabilmente entro il 2060. Ma a Cadarache i lavori sono già completi al 57% e molti passi significativi arriveranno prima: l'accensione della macchina è prevista nel 2025, la prima reazione di fusione nel 2035. Un investimento da 20 miliardi di euro, nel quale l'Europa e l'Italia hanno un ruolo di primissimo piano.
Un piccolo Sole sulla Terra
“Siamo impegnati in una delle sfide più ambiziose della storia umana - spiega il direttore generale di ITER, Bernard Bigot - Vogliamo replicare sulla Terra ciò che avviene nel cuore del Sole”. Dentro la nostra stella forze potentissime fanno fondere fra loro gli atomi di idrogeno, producendo elio e un'enorme quantità di energia. In pratica il contrario delle centrali nucleari a fissione, dove invece i nuclei di un elemento chimico pesante vengono “frammentati” e decadono in nuclei di atomi più leggeri, con numero atomico inferiore.
Un sogno inseguito da decenni
Gli scienziati tentano da decenni di utilizzare sulla Terra la fusione nucleare. Il procedimento parte dall'acqua di mare e dal litio, un materiale comunissimo nella crosta terrestre. Da queste materie prime si estraggono due isotopi dell'idrogeno, il deuterio e il trizio. Li si scalda allo stato di plasma a temperature altissime e, controllandoli con enormi magneti, li si spinge a fondersi.
L'ostacolo delle dimensioni
Qualche risultato significativo c'è stato, ma gli impianti finora hanno generato meno energia di quella necessaria per tenerli in funzione. In pratica, ci hanno dato molte informazioni sulla fusione, ma consumando più di quanto hanno prodotto. Problemi di dimensione, spiegano gli esperti: servono macchinari più grandi.
Una macchina gigantesca
ITER è il reattore sperimentale nato per questo e dunque sarà enorme. Sarà composto da un milione di parti costruite in tutto il mondo, dal Giappone alla Russia, dall'India agli Stati Uniti, dalla Cina all'Italia. Il suo cuore, chiamato Tokamak, avrà un diametro e un'altezza di 30 metri e peserà 23.000 tonnellate, come 3,5 Torri Eiffel. Alcuni dei magneti superconduttori dovranno essere assemblati sul posto perché il loro diametro, che raggiunge i 24 metri, rende impossibile il trasporto. Nel cantiere, dove attualmente lavorano 2700 persone, sono in costruzione 39 edifici lunghi anche centinaia di metri e il più alto dei quali raggiunge i 60 metri.
Condizioni estreme
La sfida tecnologica è estrema. All'interno del Tokamak, in un vuoto pressoché assoluto, il plasma sarà scaldato fino a 150 milioni di gradi centigradi, dieci volte la temperatura del nucleo del Sole. A pochi metri di distanza, i magneti superconduttori che lo controlleranno dovranno invece operare a -269°C. In pratica ITER sarà contemporaneamente uno dei luoghi più caldi e uno dei luoghi più freddi dell'intero universo.
L'impatto ambientale
Il processo di fusione, assicurano i fisici, è molto più sicuro di quello di fissione. Non c'è rischio di incidenti come quelli di Chernobyl o Fukushima: in caso di anomalia, la reazione semplicemente si ferma. Non vengono emessi gas serra. E mentre le materie prime necessarie, a partire dall'acqua, sono abbondantissime, il materiale radioattivo è in quantità limitata e con tempi di decadimento relativamente brevi.
Il ritorno economico
I principali paesi del mondo hanno deciso che vale la pena di tentare. Quasi la metà dei 20 miliardi di finanziamenti viene dall'Europa attraverso l'agenzia Fusion for Energy. E l'Italia è uno dei paesi che hanno beneficiato maggiormente di questi investimenti. Oltre 50 imprese high-tech ed enti di ricerca italiani hanno lavorato a ITER a partire dal 2008, ricevendo oltre 850 milioni di euro. E sviluppando competenze, esperienza e tecnologie che potranno continuare ad utilizzare anche in altri ambiti.
Progetti satellite anche in Italia
I lavori procedono anche lontano dalla Provenza. A Padova, ad esempio, nel giugno scorso il Consorzio RFX ha inaugurato SPIDER, l'iniettore di particelle da 200 milioni di euro che permetterà di studiare e sviluppare gli iniettori che faranno da “accendini” delle reazioni all'interno del Tokamak. E a breve a Frascati, alle porte di Roma, inizierà la costruzione del Divertor Tokamak Test, un progetto da 500 milioni di euro che per 30 anni darà lavoro a 1500 persone. Vi si studierà un componente essenziale per DEMO, il discendente di ITER.
La prima centrale elettrica a metà secolo?
Mentre ITER avrà esclusivamente il compito di dimostrare che è possibile produrre energia in modo vantaggioso dalla fusione nucleare, DEMO sarà una vera e propria centrale elettrica, la prima al mondo di questo tipo. Se tutto andrà come previsto, sarà pronta intorno alla metà del secolo. E se dovesse andar male, le risorse impiegate sarebbero comunque servite a produrre progressi tecnologici in molti campi: dalla robotica ai magneti superconduttori, fino alla medicina.
“È l'unica strada che abbiamo”
A Cadarache sono convinti che negli anni '60 la fusione nucleare sarà una tecnologia impiegata comunemente per produrre energia. Gli sforzi di molte delle persone che attualmente lavorano qui, insomma, potrebbero dare frutti per i loro figli o i loro nipoti. “Oggi l'85% dell'energia mondiale proviene dai combustibili fossili, che si stanno esaurendo e che inquinano – dice il dg di ITER Bernard Bigot – Le rinnovabili hanno dei limiti: il solare ad esempio ha bisogno di ampie superfici ed è intermittente. Abbiamo bisogno di alternative. Il 2060 può sembrare molto lontano, ma è l'unica strada che abbiamo. Per questo non dobbiamo perdere tempo”.
Investimento da 20 miliardi di euro
Lo hanno chiamato ITER, che in latino significa “strada”, perché questo progetto sperimentale vuole condurre l'umanità verso un nuovo modello di produzione dell'energia, auspicabilmente entro il 2060. Ma a Cadarache i lavori sono già completi al 57% e molti passi significativi arriveranno prima: l'accensione della macchina è prevista nel 2025, la prima reazione di fusione nel 2035. Un investimento da 20 miliardi di euro, nel quale l'Europa e l'Italia hanno un ruolo di primissimo piano.
Un piccolo Sole sulla Terra
“Siamo impegnati in una delle sfide più ambiziose della storia umana - spiega il direttore generale di ITER, Bernard Bigot - Vogliamo replicare sulla Terra ciò che avviene nel cuore del Sole”. Dentro la nostra stella forze potentissime fanno fondere fra loro gli atomi di idrogeno, producendo elio e un'enorme quantità di energia. In pratica il contrario delle centrali nucleari a fissione, dove invece i nuclei di un elemento chimico pesante vengono “frammentati” e decadono in nuclei di atomi più leggeri, con numero atomico inferiore.
Un sogno inseguito da decenni
Gli scienziati tentano da decenni di utilizzare sulla Terra la fusione nucleare. Il procedimento parte dall'acqua di mare e dal litio, un materiale comunissimo nella crosta terrestre. Da queste materie prime si estraggono due isotopi dell'idrogeno, il deuterio e il trizio. Li si scalda allo stato di plasma a temperature altissime e, controllandoli con enormi magneti, li si spinge a fondersi.
L'ostacolo delle dimensioni
Qualche risultato significativo c'è stato, ma gli impianti finora hanno generato meno energia di quella necessaria per tenerli in funzione. In pratica, ci hanno dato molte informazioni sulla fusione, ma consumando più di quanto hanno prodotto. Problemi di dimensione, spiegano gli esperti: servono macchinari più grandi.
Una macchina gigantesca
ITER è il reattore sperimentale nato per questo e dunque sarà enorme. Sarà composto da un milione di parti costruite in tutto il mondo, dal Giappone alla Russia, dall'India agli Stati Uniti, dalla Cina all'Italia. Il suo cuore, chiamato Tokamak, avrà un diametro e un'altezza di 30 metri e peserà 23.000 tonnellate, come 3,5 Torri Eiffel. Alcuni dei magneti superconduttori dovranno essere assemblati sul posto perché il loro diametro, che raggiunge i 24 metri, rende impossibile il trasporto. Nel cantiere, dove attualmente lavorano 2700 persone, sono in costruzione 39 edifici lunghi anche centinaia di metri e il più alto dei quali raggiunge i 60 metri.
Condizioni estreme
La sfida tecnologica è estrema. All'interno del Tokamak, in un vuoto pressoché assoluto, il plasma sarà scaldato fino a 150 milioni di gradi centigradi, dieci volte la temperatura del nucleo del Sole. A pochi metri di distanza, i magneti superconduttori che lo controlleranno dovranno invece operare a -269°C. In pratica ITER sarà contemporaneamente uno dei luoghi più caldi e uno dei luoghi più freddi dell'intero universo.
L'impatto ambientale
Il processo di fusione, assicurano i fisici, è molto più sicuro di quello di fissione. Non c'è rischio di incidenti come quelli di Chernobyl o Fukushima: in caso di anomalia, la reazione semplicemente si ferma. Non vengono emessi gas serra. E mentre le materie prime necessarie, a partire dall'acqua, sono abbondantissime, il materiale radioattivo è in quantità limitata e con tempi di decadimento relativamente brevi.
Il ritorno economico
I principali paesi del mondo hanno deciso che vale la pena di tentare. Quasi la metà dei 20 miliardi di finanziamenti viene dall'Europa attraverso l'agenzia Fusion for Energy. E l'Italia è uno dei paesi che hanno beneficiato maggiormente di questi investimenti. Oltre 50 imprese high-tech ed enti di ricerca italiani hanno lavorato a ITER a partire dal 2008, ricevendo oltre 850 milioni di euro. E sviluppando competenze, esperienza e tecnologie che potranno continuare ad utilizzare anche in altri ambiti.
Progetti satellite anche in Italia
I lavori procedono anche lontano dalla Provenza. A Padova, ad esempio, nel giugno scorso il Consorzio RFX ha inaugurato SPIDER, l'iniettore di particelle da 200 milioni di euro che permetterà di studiare e sviluppare gli iniettori che faranno da “accendini” delle reazioni all'interno del Tokamak. E a breve a Frascati, alle porte di Roma, inizierà la costruzione del Divertor Tokamak Test, un progetto da 500 milioni di euro che per 30 anni darà lavoro a 1500 persone. Vi si studierà un componente essenziale per DEMO, il discendente di ITER.
La prima centrale elettrica a metà secolo?
Mentre ITER avrà esclusivamente il compito di dimostrare che è possibile produrre energia in modo vantaggioso dalla fusione nucleare, DEMO sarà una vera e propria centrale elettrica, la prima al mondo di questo tipo. Se tutto andrà come previsto, sarà pronta intorno alla metà del secolo. E se dovesse andar male, le risorse impiegate sarebbero comunque servite a produrre progressi tecnologici in molti campi: dalla robotica ai magneti superconduttori, fino alla medicina.
“È l'unica strada che abbiamo”
A Cadarache sono convinti che negli anni '60 la fusione nucleare sarà una tecnologia impiegata comunemente per produrre energia. Gli sforzi di molte delle persone che attualmente lavorano qui, insomma, potrebbero dare frutti per i loro figli o i loro nipoti. “Oggi l'85% dell'energia mondiale proviene dai combustibili fossili, che si stanno esaurendo e che inquinano – dice il dg di ITER Bernard Bigot – Le rinnovabili hanno dei limiti: il solare ad esempio ha bisogno di ampie superfici ed è intermittente. Abbiamo bisogno di alternative. Il 2060 può sembrare molto lontano, ma è l'unica strada che abbiamo. Per questo non dobbiamo perdere tempo”.