Energia nucleare: la fusione ibrida è la soluzione ?

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Attenzione e pressione sull'argomento energia nucleare crescono giorno dopo giorno, in un dibattito ormai diventato globale. Con il discorso del mese scorso, il presidente Barack Obama ha annunciato una serie di finanziamenti per la costruzione di centrali nucleari di nuova generazione, budget che sarà aumentato per il 2011. La notizia ha fatto subito eco nei paesi europei, ove molti governi dell'unione sono interessati a riavviare i loro programmi nucleari.

Riaprire il discorso sul nucleare, con processi di produzione più compatibili all'ambiente sembra essere per alcuni un'opzione interessante per diverse ragioni. Contribuirebbe a ridurre le emissioni di carbonio e le importazioni di combustibili fossili e perché, a differenza delle energie rinnovabili, può assicurare un approvvigionamento stabile di energia elettrica indipendentemente dalle condizioni climatiche.

Il dibattito è più che mai aperto e nonostante i ricordi negativi legati agli incidenti di Chernobyl o la questione sempre più spinosa dello stoccaggio dei rifiuti radioattivi, l'opinione globale sembra molto favorevole soprattutto alla luce delle nuove evoluzioni. La soluzione, infatti, per i problemi storici dell'energia nucleare potrebbe essere fornita da una nuova modalità di generazione: la fusione ibrida. Il concetto è stato discusso per decenni nella letteratura tecnica e presso l'International Atomic Energy Agency. Spieghiamo meglio cosa significa.

La modalità ibrida unisce le due forme sinora studiate di energia nucleare, fissione e fusione, in un solo reattore. Ciò presenta diversi vantaggi rispetto alla sola fissione, metodo tradizionalmente usato dalle centrali nucleari: si riduce al minimo l'impatto ambientale e i rischi, si allargano le possibilità di combustibile nucleare da utilizzare. La fissione, il processo convenzionale, sfrutta l'energia dal decadimento radioattivo di uranio e di altri materiali fissili. Richiede un approvvigionamento continuo di queste materie prime ed uno stoccaggio di numerose scorie radioattive.

La fusione, invece, è una tecnologia sperimentale che estrae l'energia con processi simili a quelli verificabili all'interno del sole, in cui atomi di idrogeno si fondono per formare elio. Presenta enormi vantaggi rispetto alla fissione nucleare: non produce rifiuti a lunga scadenza e non necessita di combustibili particolari oltre l'acqua. La sua applicazione concreta, tuttavia, richiede ancora la specificazione di alcuni aspetti.

Il problema fondamentale nella fusione nucleare è la dimensione del nocciolo del reattore. Per effettuare una reazione di fusione c'è bisogno di una superficie plasmatica di circa 3.300 metri cubi, tre volte più grande del volume proposto da ITERMovie Camera, il progetto di fusione attualmente più avanzato in costruzione in Francia. Un altra difficoltà ancora irrisolta è la costruzione di una parete del reattore, o "coperta", in grado di resistere al bombardamento dei neutroni ad alta energia generati dal plasma. Materiali in grado di fare ciò non esistono ancora.

Ma le centrali nucleari ibride sembrano in grado di risolvere entrambi i problemi. In primo luogo, la coperta è un reattore a fissione in sé che brucia combustibili nucleari e genera neutroni. Ciò consente di assorbire meglio l'energia dei neutroni, riducendo la potenza verso la parete esterna di un fattore 50, il che significa che i materiali esistenti potrebbero essere usati. In secondo luogo, il nocciolo di un reattore ibrido può essere molto più piccolo rispetto ai reattori a fusione pura, rientrando più o meno nelle dimensioni proposte per ITER.

I reattori ibridi, inoltre, presentano altri vantaggi. La fissione brucia diversi combustibili, compresi i rifiuti nucleari prodotti dai reattori a fissione convenzionale. Ciò consente da un lato di eliminare il problema dello stallo delle scorie nucleari, dall'altro di utilizzare materiali meno radioattivi come il torio, aumentando nel contempo le possibilità di approvvigionamento.

Nei reattori ibridi, inoltre, il materiale fissile prodotto nella coperta rimane al di sotto della massa critica, ciò consente due vantaggi in termini di sicurezza: un rischio più basso di reazioni incontrollate del reattore e una diffusione minore di elementi radioattivi in caso di incidenti. Infine la potenza di un reattore ibrido può essere variata con molta facilità; ed è per questo motivo che la fissione ibrida può utilizzare diverse fonti rinnovabili.

L 'interesse della comunità scientifica verso i reattori ibridi è molto elevato. L'Istituto di Fisica del Plasma in Hefei, in Cina, vuole costruire un prototipo di centrale entro il 2020. Altri paesi, compresi quelli coinvolti nel progetto ITER, guardano le evoluzioni pronti ad investire e convertire centrali già esistenti.

La tecnologia ibrida è ancora lontana dalla sua attuazione, tuttavia, le potenzialità del processo sono da tenere sotto stretta osservazione visti i numerosi vantaggi. Energia nucleare generata da fonti rinnovabili, diminuzione di scorie radioattive, rimpicciolimento dei reattori favoriscono, inoltre, una riconsiderazione dell'energia nucleare in termini di compatibilità e sostenibilità per l'ambiente svincolandola da quell'alone negativo tuttora presente nell'opinione pubblica.

Gennaro Lusito Rispoli

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