Un gruppo di ricercatori affiliati a diverse istituzioni della Corea del Sud ha raggiunto una nuova pietra miliare nello sviluppo della fusione come fonte di energia: hanno ottenuto una reazione che ha prodotto una temperatura di 100 milioni di kelvin ed è durata 20 secondi. Nel loro articolo, pubblicato sulla rivista Nature, il gruppo descrive il proprio lavoro e i piani per i prossimi anni.
Negli ultimi anni, gli scienziati hanno cercato di creare reazioni di fusione sostenibili all'interno delle centrali elettriche come mezzo per generare calore da convertire in elettricità.
Nonostante i notevoli progressi, l'obiettivo principale non è stato ancora raggiunto. Gli scienziati che hanno lavorato al problema hanno incontrato difficoltà nel controllare le reazioni di fusione: le minime deviazioni portano all'instabilità che impedisce alla reazione di procedere.
Il problema più grande è legato al rilascio di calore, che si misura in milioni di gradi. Nessun materiale, ovviamente, può contenere un plasma così caldo, motivo per cui levita con l'aiuto di magneti.
Sono stati sviluppati due approcci: uno è chiamato barriera perimetrale, che modella il plasma in modo tale da impedirne la fuoriuscita. L'altro approccio è chiamato barriera di trasporto interna ed è quello utilizzato dagli scienziati del Korea Advanced Research Center for Superconducting Tokamaks, dove sono in corso nuove ricerche. Funziona creando un'area di alta pressione vicino al centro del plasma per tenerlo sotto controllo.
I ricercatori osservano che l'uso di una barriera di trasporto interna si traduce in un plasma molto più denso rispetto all'altro approccio, motivo per cui hanno deciso di utilizzarlo.
Con un gran numero di ioni veloci che stabilizzano la turbolenza del plasma centrale, generiamo plasma a una temperatura di 100 milioni di Kelvin per un massimo di 20 secondi senza instabilità del bordo del plasma o accumulo di impurità. La bassa densità del plasma combinata con un consumo energetico moderato è la chiave per stabilire questo regime mantenendo un'elevata percentuale di ioni veloci. Questa modalità è raramente soggetta a guasti e può essere mantenuta in modo affidabile anche senza un controllo sofisticato, e rappresenta quindi un percorso promettente per i reattori a fusione commerciali.
Gli scienziati osservano che la maggiore densità rende più facile generare temperature più elevate vicino al nucleo. Si traduce anche in temperature più fresche vicino ai bordi del plasma, il che riduce lo stress sull'attrezzatura utilizzata per contenerlo.
Nell'ultimo test presso la struttura, il team di scienziati è stato in grado di generare calore fino a 100 milioni di kelvin e sostenere la reazione di fusione per 20 secondi.
Altri team hanno generato temperature simili o mantenuto le loro reazioni per un periodo di tempo simile, ma questa è la prima volta che entrambi sono stati raggiunti in una singola reazione.
In futuro, gli scienziati hanno in programma di aggiornare le loro apparecchiature per utilizzare ciò che hanno appreso negli ultimi anni di ricerca, sostituendo alcuni componenti, come gli elementi di carbonio sulle pareti della camera, con nuovi, ad esempio, realizzati in tungsteno.
L'articolo del team è stato pubblicato sulla rivista Nature.
2022-09-08 17:41:12
Autore: Vitalii Babkin