Nei laboratori ENEA di Frascati, vicino a Roma, si sta scrivendo un nuovo capitolo della storia della ricerca italiana. Nel polo d’eccellenza per gli studi sull’atomo si lavora alla costruzione di un nuovo tokamak, una struttura a forma di ciambella, tecnicamente chiamata toroidale, dove si condurranno nuovi test sperimentali sull’energia da fusione.
Il progetto chiamato DTT, Divertor Tokamak Test, avrà lo scopo di testare soluzioni alternative per il divertore che, come vedremo, è uno dei componenti più critici di un impianto a fusione.
Il progetto DTT è uno dei più grandi esperimenti scientifici mai realizzati in Italia e rappresenta un esempio virtuoso di partenariato pubblico-privato nel mondo della fusione:
ENEA detiene il 70%, Eni è partner dell’iniziativa con il 25% e il resto coinvolge molte Università e Centri di Ricerca italiani. Il progetto è infatti basato primariamente su competenze e tecnologie italiane all’avanguardia nell’ambito dell’energia da fusione.
Ce ne parla Mauro Brena, referente di Eni per il progetto DTT, ospite in questa puntata dei podcast di AGI.
Cosa è l’energia da Fusione
La fusione è l’energia che domina l’universo, in quanto è il principio fisico che illumina le nostre stelle, come il Sole. In particolare, il processo di fusione mira a replicare lo stesso principio fisico delle stelle e consiste nell’unione di due atomi leggeri, come gli isotopi dell’idrogeno (deuterio e trizio), che dà origine a un elemento (l’elio) più leggero della somma dei due atomi iniziali, una reazione che libera un’enorme quantità di energia, secondo la famosa equazione di Einstein (E=mc2).
Se nel Sole questa reazione è favorita dalle immense forze gravitazionali della stella, sulla Terra è molto difficile da replicare artificialmente. In particolare, per arrivare alla reazione di fusione dovremo fare un compromesso tra forze gravitazionali, alte temperature, e tempo di confinamento. Mentre la massiccia forza gravitazionale del Sole induce naturalmente la fusione, sulla Terra, senza tale forza, per ottenere la reazione dovremo mantenere una temperatura di circa 150 milioni Celsius (circa 10 volte quella del nucleo del Sole). In combinazione con queste alte temperature, una reazione stabile si può ottenere attraverso il confinamento magnetico che, come dice il nome, impiega campi magnetici potentissimi per confinare e gestire il plasma in cui avviene la fusione.
In base a queste premesse, una delle tecnologie più studiate ed applicate per ricreare la fusione sulla Terra è il Tokamak.
Cos’è il tokamak
Tokamak è un acronimo russo: "to” toroide, “ka” camera che contiene il plasma e “mak" il campo magnetico che confina il plasma.
Semplificando il tokamak è una camera in alto vuoto a forma di ciambella (geometricamente un toroide) nella quale avviene la reazione di fusione.
L’intera macchina è avvolta da bobine realizzate con magneti superconduttori, che hanno la capacità di generare forti campi magnetici che contribuiscono a generare, confinare e sostenere la reazione di fusione.
Il campo magnetico generato lungo tutta la circonferenza del toroide accelera le particelle e le confina cercando di minimizzare il contatto del plasma con le pareti interne, per evitare danneggiamenti delle pareti. Altri campi magnetici indotti perpendicolarmente, invece, hanno la funzione di controllare la stabilità del plasma.
In questo processo, l’esperimento DTT è volto alla sperimentazione di componenti che dovranno gestire le grandi quantità di calore che si sviluppano all’interno della camera di fusione.
In particolare, il divertore è il componente direttamente esposto a flussi di calore/particelle dal plasma e ha il compito di estrarre il calore ed i prodotti della fusione che si generano all'interno del tokamak. Il divertore inoltre protegge le pareti dai carichi termici e neutronici, e infine minimizza la contaminazione del plasma[FE1] [SM2] [SM3] .
Energia a zero emissioni con un processo sicuro, continuo e virtualmente inesauribile
Il progetto DTT - Divertor Tokamak Test ha come obiettivo la realizzazione di una macchina sperimentale che dovrà rispondere ad alcuni dei nodi più complessi sul cammino della fusione, il processo per produrre energia a zero emissioni e con un processo sicuro, continuo e virtualmente inesauribile con lo stesso meccanismo che ‘accende’ gli astri; una sfida che coinvolge migliaia di scienziati in tutto il mondo e che vede l’Italia in prima linea nei grandi programmi internazionali di ricerca.
Per Eni, tra gli attori coinvolti nel progetto DTT, la collaborazione e le sinergie con alcune delle più importanti realtà internazionali ed italiane sono la chiave nello sviluppo di una tecnologia così sfidante come l’energia da fusione. In Italia, oltre al progetto DTT con ENEA, Eni collabora con delle eccellenze come il CNR, con cui ha un centro di ricerca congiunto sempre sulla fusione. Inoltre, ha collaborazioni su diverse linee di ricerca con alcuni tra i principali atenei italiani, per promuovere la ricerca scientifica direttamente sul territorio.
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