Per la prima volta nella storia della ricerca sulla fusione nucleare, un esperimento ha portato un reattore a superare stabilmente quella che per decenni \u00e8 stata considerata una barriera invalicabile alla densit\u00e0 del plasma, aprendo potenziali nuove strade verso la produzione di energia pulita su larga scala. La svolta \u00e8 arrivata al Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), il cosiddetto \u00abSole artificiale\u00bb costruito in Cina dagli istituti di ricerca dell’Accademia cinese delle scienze. EAST \u00e8 uno dei reattori a fusione pi\u00f9 avanzati al mondo e gi\u00e0 detiene record di durata per il mantenimento del plasma a temperature stellari \u2014 oltre 1.066 secondi (quasi 18 minuti) con plasma superiore ai 100 milioni di gradi Celsius. I tokamak, reattori a forma di ciambella, confinano gas ionizzato (plasma) con campi magnetici intensi per riprodurre sulla Terra ci\u00f2 che avviene nel cuore del Sole: la fusione degli atomi di idrogeno in elio con rilascio di enorme energia. In natura, la densit\u00e0 e la pressione sono tali da permettere queste reazioni in modo continuo. Nei reattori umani la temperatura deve essere decine di volte pi\u00f9 alta per compensare la pressione pi\u00f9 bassa rispetto a quella che si ha nel cuore del Sole. Uno dei principali limiti operativi dei tokamak \u00e8 da tempo il cosiddetto \u00ablimite di Greenwald\u00bb \u2014 una soglia empirica oltre la quale il plasma, pi\u00f9 denso, tende a diventare instabile e a interrompersi. A densit\u00e0 elevate, le interazioni tra plasma e pareti del reattore innescano turbolenze che finora hanno impedito di andare oltre certi valori senza disgregazione. Il team di ricerca di EAST ha dimostrato che \u00e8 possibile aggirare questo ostacolo. Modificando con grande precisione i parametri iniziali \u2014 come la pressione del gas di combustibile e utilizzando tecniche avanzate di riscaldamento mediante \u00abrisonanza ciclotronica elettronica\u00bb \u2014 gli scienziati hanno ottimizzato le interazioni tra plasma e pareti metalliche fin dalla fase di avvio. La risonanza ciclotronica elettronica \u00e8 il fenomeno in cui gli elettroni, immersi in un campo magnetico, girano in cerchio a una frequenza precisa. Se si applica un’onda elettromagnetica alla stessa frequenza di questa rotazione, gli elettroni assorbono energia in modo estremamente efficiente. \u00c8 come spingere qualcuno sull’altalena esattamente al ritmo giusto: ogni spinta aggiunge energia e il movimento cresce. Questa metodologia ha permesso al plasma di entrare in quello che viene chiamato \u00abregime di assenza di densit\u00e0\u00bb, dove la densit\u00e0 pu\u00f2 aumentare dal 30% fino al 65% oltre il limite di Greenwald senza interrompersi. Questo risultato, pubblicato sulla rivista Science Advances, rappresenta la prima prova sperimentale della teoria di auto-organizzazione tra plasma e pareti (nota come plasma-wall self-organization, PWSO), proposta per spiegare come il fluido ionizzato e la superficie interna del reattore possano raggiungere un equilibrio stabile anche a densit\u00e0 insolitamente alte. Secondo gli autori dello studio, guidati da Ping Zhu e Yan Ning, questa strategia non solo dimostra che i limiti empirici non sono invalicabili, ma offre anche una \u00abvia pratica e scalabile\u00bb per estendere la densit\u00e0 operativa nei tokamak e nei futuri dispositivi a plasma avanzato. Perch\u00e9 tutto questo \u00e8 importante? Una densit\u00e0 pi\u00f9 alta significa che pi\u00f9 particelle di combustibile sono presenti nello stesso volume di plasma, aumentando la probabilit\u00e0 che gli atomi si scontrino e si fondano, condizione essenziale per raggiungere l'\u00bbignizione\u00bb della fusione \u2014 cio\u00e8 uno stato in cui le reazioni generano pi\u00f9 energia di quanta ne venga spesa per mantenerle. Nonostante il progresso, la strada verso centrali a fusione commerciali resta lunga. Prima di poter trasformare questi risultati in energia elettrica utilizzabile occorre affrontare sfide cruciali, come la scelta di materiali in grado di resistere a diversi anni di funzionamento sotto flussi di neutroni intensi e la costruzione di sistemi di confinamento ancora pi\u00f9 robusti. Tuttavia, questo esperimento segna uno dei passi pi\u00f9 significativi degli ultimi anni: dimostra che alcuni dei limiti ritenuti insormontabili nella fisica dei plasmi possono essere ripensati, e fornisce alla comunit\u00e0 internazionale della fusione nuovi strumenti per progettare reattori pi\u00f9 performanti, incluso il grande progetto collaborativo ITER in costruzione in Francia.<\/p>\n\n\n\n
Luigi Bignami<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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