Anche la fusione fredda risponde alla domanda energetica

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Anche la fusione fredda risponde alla domanda energetica

Anche la fusione fredda risponde alla domanda energetica

14 Dicembre 2007

Da anni si è alla ricerca di una fonte energetica
rinnovabile e non inquinante. Molte aspettative sono riposte nella possibilità
di poter replicare i meccanismi della fusione nucleare che avvengono sul sole.
Da anni, però, alcuni scienziati stanno lavorando all’ipotesi di una fusione
fredda che per avvenire, cioè, non abbia bisogno delle condizioni estreme di
una stella. Più di 15 anni fa, precisamente il 23 marzo 1989,
una notizia scosse violentemente la comunità scientifica internazionale: in
un’infuocata conferenza stampa due chimici dell’Università dello Utah, Martin
Fleischmann e Stanley Pons, annunciarono al mondo di aver scoperto una nuova
fonte di energia, che battezzarono fusione fredda.

Cos’è la fusione fredda e perché genera tante e
violente emozioni fra gli scienziati? Noi tutti siamo debitori alla nostra stella, il
sole, della nostra stessa vita, e così tutti gli esseri viventi che popolano il
nostro pianeta. È l’enorme quantità di energia che si sprigiona dal sole a
tenere in vita l’intero ecosistema che, senza di essa, svanirebbe in una
desolazione lunare.

Come si produce questa energia vivificatrice? È dagli anni della seconda guerra mondiale che la
risposta a questa domanda è più o meno nota: Hans Bethe, un fisico
tedesco-americano, nei primi anni ‘40 mostrò che una stella come il sole ha al
suo interno un “motore a fusione nucleare”, in cui nuclei leggeri come idrogeno
(un protone), i suoi isotopi deuterio (un protone e un neutrone) e trizio (un
protone e due neutroni) e l’elio-4 (due protoni e due neutroni) si fondono
generando nuclei più pesanti instabili che si disintegrano producendo un
eccesso di energia.

Perché questo può avvenire solo all’interno dei
corpi stellari? La ragione è semplice: perché queste reazioni si producano
occorre che i nuclei vengano a contatto, ovvero si avvicinino a distanze
dell’ordine della loro taglia, cioè un centomillesimo delle dimensioni di un
pur minuscolo atomo, il cui raggio è di un centomilionesimo di centimetro! Ma
per arrivare a toccarsi i nuclei, che hanno tutti carica positiva, debbono
vincere la repulsione elettrostatica che opera fra cariche elettriche eguali,
come ci ha insegnato alla fine del XVIII secolo il francese Coulomb. E per
superare questa “barriera coulombiana” occorrono le alte temperature e le
enormi pressioni che esistono nel centro di una stella. È quindi chiaro che per
accedere ad una tale fonte di energia qui sulla Terra occorre riprodurre in un
opportuno reattore le condizioni che la natura crea spontaneamente nelle
viscere delle stelle.

Un compito certamente non facile, se esaminiamo le
deludenti vicende e le mostruose spese della fusione calda, che negli ultimi
trent’anni è stata tentata in macchine sempre più grandi e costose (come i
Tokamak, enormi ciambelle percorse da altissimi campi magnetici) senza alcun
successo, nonostante l’enorme impegno di uomini e mezzi finanziari. Ora, in
quella giornata, due chimici mostravano al mondo l’anonima provetta (una
semplice cella elettrochimica) dove, a loro dire, si erano prodotte le fusioni
nucleari che i Tokamak, con le loro enormi temperature, non erano riusciti a
indurre. Incredibile, non vi sembra? E per avvalorare le loro asserzioni
Fleischmann e Pons mostravano grafici secondo cui nelle semplici reazioni
elettrochimiche della loro cella si producevano quantità di calore, che non
potevano essere spiegate con le leggi della chimica, lasciando l’ipotesi della
fusione nucleare come una delle meno esotiche e più probabili. L’incredulità
della comunità scientifica arrivò ad un livello parossistico quando ai due
chimici venne richiesto di mostrare la prova della avvenuta fusione: la fuga
dalla cella di un gran numero di neutroni, che accompagna i processi di
fusione, dovettero ammettere che, grazie a Dio, non ve n’era traccia, poiché se
la fusione fosse avvenuta con le stesse modalità del Tokamak probabilmente non
sarebbero stati lì a raccontarne la storia, avendo assorbito una dose di
neutroni più che letale. Questo era troppo. Non c’era solo il miracolo
dell’attraversamento della “barriera coulombiana” senza le temperature e le
pressioni stellari, ma anche quella di una reazione di fusione esotica, mai
vista prima. In importanti laboratori per la fusione calda si montarono in
fretta e furia gli esperimenti che Fleischmann e Pons avevano condotto in
segreto nel loro garage, e nel giro di qualche settimana si concluse che era
tutta una montatura, e che i fenomeni di cui parlavano i due chimici erano un
semplice abbaglio, dovuto a tecniche di osservazione rozze se non errate. I
fisici furono fra i più feroci critici della fusione fredda, poiché, di fatto,
quei fenomeni avrebbero richiesto la riscrittura di gran parte dei libri di
testo o della fisica moderna. Con pressioni così formidabili, per non parlare degli
interessi economici dell’industria dell’energia, la fusione fredda venne
liquidata in quattro e quattr’otto, spingendo i due chimici e i pochi
scienziati curiosi e senza pregiudizi, che desideravano analizzare con rigore
cosa esattamente accadeva nelle loro celle elettrolitiche, in un ghetto di
cialtroneria e incompetenza, se non di disonestà.

Da allora ed ancora oggi, si continua a parlare solo di fusione
nucleare come la vera sfida del terzo millennio. Ogni attività umana produce
inquinamento, tuttavia la fusione fredda potrebbe consentire l’abbattimento
di tutti i problemi emersi dall’esperienza della fusione nucleare (ovvero
l’attuale processo mediante il quale si produce energia dal nucleare dal 1950).
E’ una via pulita per produrre energia, senza rischi di esplosioni devastanti o
irraggiamento da scorie radioattive. La fusione nucleare si basa sul medesimo
processo utilizzato dalle stelle e dal sole.

Quali sono i vantaggi dei reattori a fusione?

il
90% delle scorie hanno una bassa radioattività che si esaurisce in soli cento
anni. Si elimina quindi anche il problema sociale e politico dello stoccaggio;

la
fusione produce un gas di scarico non radioattivo (l’elio);


non
produce gas ad effetto serra che influiscono sul riscaldamento globale;


non
produce plutonio o altri materiali utilizzati per finalità belliche;

il
combustibile della fusione è estratto dall’acqua, una risorsa presente in
qualsiasi paese del mondo;


si
riducono le conseguenze in caso di incidente, il reattore a fusione tende a
raffreddarsi arrestando spontaneamente il processo di fusione. Nota: nel caso
dell’attuale fissione nucleare le conseguenze sono invece drammatiche poichè le
grandi quantità del combustibile uranio tendono a produrre calore in una
reazione a catena incontrollata, provocando la fusione del nocciolo del
reattore e la conseguente emissione nell’atmosfera di enormi quantità di
radiazioni.

Quali i problemi da risolvere?


è
una tecnologia ancora non matura (e presumibilmente non lo sarà per i prossimo
50 anni);


le
alte temperature richieste dalla fusione pongono un problema concreto perché
nessun materiale può resistere a centinaia di milioni di gradi. Negli ultimi
anni si è cercato di risolvere il problema creando dei campi magnetici tali da
distanziare il plasma dalle pareti metalliche;


l’energia
necessaria per provocare la fusione nucleare è elevata. Nei primi esperimenti
l’energia prodotta non ha compensato quella necessaria per produrla. Un
problema di non poco conto che gli scienziati devono cercare di superare per
consentire una concreta applicazione industriale della fusione nucleare.

Per tutte queste ragioni, la ricerca sulla fusione
nucleare andrebbe incentivata di più se si vuole davvero rispondere alla sfida energetica
che aspetta tutti noi.