Fissione o fusione nucleare: quale è veramente green?
Si parla molto del nucleare come alternativa green alla produzione di energia. Scopriamo insieme quale processo nucleare è davvero green.
L’Unione Europea è impegnata nell’ambiziosa impresa di arrivare ad emissioni nette nulle di gas serra entro il 2050. Per tale motivo, il 21 gennaio, ha dato il via libera alla tassonomia ovvero la lista di investimenti considerati green, tra questi figura il nucleare.
Vediamo nel dettaglio quali sono le caratteristiche che contraddistinguono la fissione dalla fusione nucleare e quale tra le due potrebbe essere una buona soluzione all’inquinamento da gas serra.
Fissione nucleare: come funziona
La fissione nucleare è un processo di disintegrazione in cui il nucleo atomico di un elemento chimico pesante (ad esempio uranio-235 o plutonio-239) si divide in due frammenti che si respingono violentemente allontanandosi, rilasciando una grande quantità di energia e di radioattività.
Nelle centrali nucleari il calore sviluppato dalle reazioni di fissione permette di scaldare l’acqua fino a produrre vapore. Questa energia viene trasformata prima in energia meccanica e successivamente in energia elettrica: il vapore prodotto aziona infatti una turbina che, a sua volta, mette in moto un alternatore.
La fissione di 1 grammo di uranio produce un quantitativo di energia pari a quella ottenibile dalla combustione di circa 2800 kg di carbone senza la produzione di gas serra.
Uno dei problemi della fissione nucleare, però, è proprio la non-rinnovabilità della materia prima che persiste anche nei reattori di Nuova Generazione.
Fusione nucleare: dal Sole al laboratorio
La fusione, invece, è la reazione nucleare che avviene nel sole e nelle altre stelle: due nuclei di elementi leggeri, quali deuterio e trizio, a temperature e pressioni elevate, fondono formando nuclei di elementi più pesanti come l’elio con emissione di grandi quantità di energia.
I due nuclei possono fondersi però solo a distanze molto brevi, affinché questo accada è necessario che la velocità con cui si urtano sia molto alta. Per ottenere in laboratorio reazioni di fusione è necessario portare una miscela di deuterio e trizio a temperature elevatissime (100 milioni di gradi) per tempi sufficientemente lunghi. Inoltre, il plasma di idrogeno deve esser confinato in uno spazio limitato: nel sole questo si verifica ad opera delle enormi forze gravitazionali in gioco.
Sulla Terra – all’interno di un laboratorio – dunque il problema diventa come confinare il plasma: non esistendo in natura recipienti che possano resistere in queste condizioni si deve ricorrere al confinamento magnetico. Le particelle sono costrette a seguire traiettorie a spirale intorno alle linee di forza del campo mantenendosi lontano dalle pareti del recipiente: il plasma caldo è racchiuso in una camera a vuoto e una opportuna configurazione di campi magnetici impedisce il contatto con le pareti.
Il tokamak è un esempio di recipiente per il plasma: è un dispositivo di forma toroidale caratterizzato da un involucro cavo – la ciambella – in cui il plasma è confinato mediante un campo magnetico con linee di forza a spirale.
Ad esempio, una centrale a carbone da 1 GW consuma 2,7 milioni di tonnellate di combustibile/anno mentre una centrale a fusione di pari potenza si stima consumerà 250 kg di combustibile/anno.
Indubbiamente, la fusione nucleare è una delle opzioni possibili per garantire una fonte di energia di larga scala, sicura, rispettosa dell’ambiente e praticamente inesauribile.
Fusione nucleare in Italia: il progetto ITER
Attualmente è in atto un progetto internazionale (ITER) che si propone di realizzare un reattore a fusione nucleare di tipo sperimentale, servendosi di un tokamak.
L’Italia è coinvolta principalmente nella progettazione e costruzione del sistema di sospensione magnetica dello strumento. Inizialmente il progetto prevedeva l’accensione del tokamak nel 2019, ma a causa di imprevisti economici e della pandemia, è stata rimandata al 2026. Oltretutto, il consiglio direttivo ha annunciato che gli esperimenti di fusione deuterio-trizio veri e propri inizieranno solo a partire dal 2035.
Riuscirà questa forma di nucleare green a colmare il fabbisogno energetico mondiale in tempo? Nel frattempo scienziati provenienti da tutto il mondo lavorano giorno e notte per permetterci un futuro migliore!
Immagine di copertina: Photo by Ilja Nedilko on Unsplash
