fisica spicciola...molto spicciola!

[vecchione]

8)
Ovviamente ricreare questa condizione in un macchinario non è semplice, perché è necessario:
- confinare in un volume ridotto una notevole quantità di nuclei di Idrogeno e Trizio.
- togliere ai nuclei gli elettroni (ovvero ionizzarli)
- realizzare quindi un flusso di nuclei di idrogeno ed irraggiarlo con un flusso di microonde per fare “vibrare” i nuclei stessi, il che genera il loro riscaldamento sino a raggiungere la temperatura di circa 10 milioni di gradi, necessari per ottenere il plasma da utilizzare nel reattore.
- surriscaldare ulteriormente il plasma sino a circa 100 milioni di gradi, sempre grazie alle vibrazioni, per ottenere le condizioni necessarie alla fusione (bisogna ottenere una temperatura più elevata di quella nel nucleo del sole perché non si possono avere gli stessi valori di pressione, quindi bisogna compensare con la temperatura).
- contenere il plasma così ottenuto con opportuni campi magnetici.
- riuscire a mantenere il tempo di confinamento del plasma in modo continuo e costante, per arrivare ad una fusione autosostenuta ed anche successivamente, per mantenerla attiva, il che sottintende dei magneti speciali, poiché quelli ordinari si scaldano e devono essere fatti riposare, quindi in pratica lavorano ad intervalli: possono creare il campo magnetico necessario alla fusione ma non possono conservarlo; per questo si stanno proponendo e studiando i magneti superconduttori, unitamente ad altri sistemi come l’immissione nel plasma di sostanze stabilizzanti, perché se appena il flusso magnetico diminuisce e il plasma tocca le pareti del contenitore la fusione si interrompe.
- trovare le tecniche necessarie affinché l’energia impiegata per attivare il processo sia inferiore all’energia prodotta, al fine di rendere economicamente valido il tutto.
Questi sono i principali problemi, poi ce ne sono altri collaterali ma si presume che siano problemi prima o poi risolvibili.

[vecchione]

9)
Vale la pena di ricordare che il combustibile necessario è praticamente infinito; per il Deuterio, che è un isotopo dell’Idrogeno, basta pensare alla quantità di acqua degli oceani; non sono necessari scavi o miniere ed il trasporto non genera nessun problema; per il Trizio, abbastanza raro, si può intervenire foderando le parti interne del reattore con del Litio, che durante la reazione di fusione reagisce sotto il bombardamento dei neutroni originando Trizio.
Nota: quando si parla di queste temperature, bisogna ricordare che si opera con quantità infinitesime di materiale gassoso, i 100 milioni di gradi sono generati da circa a 20 MeV, non sono i gradi che si avvertono dinanzi al fuoco,

............................... Adesso due considerazioni fondamentali .....................................

La prima è che la fusione non produce scorie radioattive, contro le 25-30 tonnellate annue di una centrale a fissione da 1000 Megawat.
La seconda che nelle centrali a fissione si innesca una reazione che deve essere contenuta, in altri termini frenata per evitare che la reazione si incrementi col conseguente aumento della temperatura sino all’esplosione del reattore; basta che l’impianto di raffreddamento si guasti o vada fuori servizio per qualunque motivo ed il disastro è sicuro. Anche l’interruzione automatica ed istantanea della fissione prevista in caso di terremoto, di incendio grave o simil cose - ottenuta in genere con l’immissione contemporanea nel nucleo di tutte le barre di assorbimento - non basta, poichè sussiste il problema del calore residuo del reattore che va comunque raffreddato per giorni e giorni anche dopo lo spegnimento.
Per contro, nelle centrali a fusione tutti gli impianti ed i servizi devono funzionare e contribuiscono al mantenimento della fusione: se per qualunque motivo manca energia o anche uno solo dei dispositivi atti al funzionamento si guasta, la reazione di fusione si interrompe automaticamente senza problemi di surriscaldamento; esattamente l’opposto di quello che succede nelle centrali a fissione.

[vecchione]

10)
Utilizzi pratici della fusione nucleare.
Attualmente l’impianto più avanzato è il progetto ITER, un enorme progetto sperimentale in costruzione da anni nel sud della Francia, basato sul sistema tokamak e mirato a verificare quali sono i sistemi e le tecnologie migliori o fattibili per fare funzionare un reattore a fusione e soprattutto per ottenere un Q maggiore di 1, ovvero una resa positiva (i consumi di energia per il funzionamento di un tokamak di tali dimensioni, per i laser usati, per i macchinari e per tutte le altre necessità sono veramente notevoli).
Da quanto acquisito col progetto ITER, che stà peraltro subendo molti ritardi, si dovrebbe poter sviluppare il progetto DEMO, con sua entrata in servizio intorno al 2050 e che dovrebbe essere il primo impianto operativo in grado di fornire energia alla rete.
Negli ultimi anni però si sono sviluppate altre soluzioni: grazie alle nuove tecnologie disponibili si è ripreso il sistema stellator , si stà studiando un sistema con fusione a confinamento inerziale ed altri a “ fusione fredda”.
Detto questo, possiamo scendere in qualche particolare costruttivo di queste centrali, giusto per elencare qualche problema.
Come prima detto, il reattore sperimentale era cilindrico, poi si è passati a quelli toroidali con sezione dell’anello rotonda, ma si è visto che il movimento delle particelle nei campi magnetici meglio si sposava con una forma dell’anello diciamo ovoidale, poi ancora modificata sino ad assomigliare ad una pera tagliata in verticale; questo riferito al campo magnetico puro....ma renderlo di queste forme con l'uso dei magneti non è facile e comunque i magneti superconduttori lavorano in elio liquido, a circa -270 gradi e la loro gestione non è semplice, anche se sono già in uso nell'acceleratore HLG del CERN e stanno montandoli nel tokamak dell' ITER.
Inoltre tutti i neutroni che bombardano i materiali e le pareti interne dell’anello, essendo per l’appunto neutri, NON SONO RESPINTI dai campi magnetici e creano delle modifiche nella struttura dei materiali su cui impattano, (magneti, tubazioni, cavi etc.) e quindi bisogna selezionare e sperimentare i materiali che più possano resistere nel tempo.

[vecchione]

Conclusioni:
la fisica teorica ci dice che la fusione è possibile, ma metterla in pratica è molto complesso; siamo nel nuovo e tutto deve essere studiato e provato, così ovviamente i costi aumentano ed i tempi si allungano; però la resa di un grammo di materiale nella reazione di fusione sembra essere equivalente a 11 Tonn. di carbone, mentre nella fissione erano “solo” 2,8, quindi se questi studi, esperimenti e progetti servono a poter produrre senza limiti energia pulita credo sia necessario insistere e per i costi….mah!, per quanto elevati, costano sempre meno di una guerra e….. per quella i soldi si trovano sempre.

[Gianluigi]

E si i soldi per le guerre li trovano sempre.. purtroppo
grazie per le chiare spiegazioni Mauro