Dopo l’uso indiscriminato delle fonti di energia non rinnovabili, come il carbone fossile e il petrolio, che è stato portato avanti dalla rivoluzione industriale, negli ultimi anni le nuove politiche adottate hanno cercato di investire maggiormente nella ricerca di risorse di energia rinnovabile. La produzione di energia rinnovabile, anche detta sostenibile, non comporta l’emissione di gas dannosi per l’ambiente come invece la produzione di energia dai combustibili fossili, inoltre prevede lo sfruttamento di risorse che non si esauriranno mai in natura, al contrario di risorse come il carbone, il petrolio e l’uranio, che necessitano di milioni di anni per riformarsi e sono destinati ad esaurirsi in un futuro molto prossimo.
Il raggiungimento dell’obiettivo di usare maggiore energia sostenibile sembra ancora molto lontano: dopo il 2016 sono stati fatti pochi progressi nel campo delle fonti rinnovabili, i tassi di miglioramento sono ancora sotto il 3%, obiettivo dell’Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile.
Tra le fonti di energia non rinnovabile si annoverano anche quelle nucleari: la fissione nucleare e la fusione nucleare. La fissione nucleare è praticata in diversi paesi come gli USA e la Cina, in Italia è stata abolita dopo il referendum del 2011. La produzione di energia tramite fissione nucleare determina l’accumulo di scorie radioattive difficili da smaltire, pericolose tanto per l’ambiente quanto per l’uomo. La produzione di energia tramite fusione nucleare è ancora in fase sperimentale, poiché non è possibile riprodurre la reazione in modo controllato da trarne un vantaggio economico.
La produzione di energia tramite fusione nucleare ridurrebbe il problema delle scorie radioattive e delle risorse esauribili: l’idrogeno, impiegato nella fusione nucleare, è l’elemento più diffuso dell’universo, è disponibile in tali quantità da poter essere considerato una risorsa inesauribile. Tralasciando i costi energetici necessari per la produzione dei nuclei di deuterio e trizio, isotopi (ovvero atomi dello stesso elemento con massa diversa, dovuta al diverso numero di neutroni contenuti nell’atomo stesso) dell’idrogeno, e l’innesco della reazione, si calcola che un grammo di deuterio e trizio produrrebbe la stessa quantità di energia della combustione di 11 tonnellate di carbone. Se si riuscisse a padroneggiare la fusione nucleare permettendo un guadagno sia energetico sia economico, si potrebbe disporre di una fonte di energia praticamente illimitata e pulita. Potrebbe essere la soluzione per la crisi energetica mondiale e per la riduzione dell’inquinamento ambientale, purtroppo bisogna portare avanti ancora diversi studi prima di poter controllare questa immensa e pericolosa fonte di energia in sicurezza.
Nella reazione di fusione nucleare, i due nuclei degli isotopi dell’idrogeno, deuterio e trizio, si uniscono a formare il nucleo di un atomo di elio, in questa reazione la differenza di massa dei due nuclei iniziali e quello finale viene convertita in energia. Affinché la fusione avvenga, i due nuclei devono essere molto vicini e devono avere una velocità d’urto molto alta, si deve, dunque, usare un’elevata quantità di energia cinetica e riscaldare il plasma (insieme di particelle cariche in cui si trasformano l’idrogeno e gli altri gas ad alte temperature) a una temperatura di circa 100 milioni di Celsius. In natura non esistono materiali in grado di contenere temperature così elevate per creare uno spazio ristretto adatto alla reazione, gli scienziati hanno quindi dovuto cercare un altro modo per contenere il plasma incandescente: i campi elettromagnetici. Tuttavia, anche se contenuto da un campo elettromagnetico, il plasma interagisce con il suo “involucro” compromettendo il suo contenimento, perciò è possibile attivare una reazione a fusione nucleare solo per un intervallo di tempo molto ristretto, non sufficiente per produrre una quantità di energia che bilanci quella impiegata.
Al tramonto del 2021, è stato raggiunto un nuovo record negli studi sulla fusione nucleare: il 30 dicembre, a Hefei, in Cina, nel reattore HT-7U, detto EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), sono riusciti a mantenere per 1056 secondi, ovvero quasi 18 minuti, il plasma a circa 70 milioni °C. Il reattore, finito di construire nel marzo del 2006 e attivo dal settembre dello stesso anno, contiene una camera toroidale (tokamak), ovvero di forma geometrica simile a una ciambella che permette di trattenere il gas ad alte temperature distante dalle pareti del reattore formando un campo elettromagnetico, creato da elettromagneti posti all’esterno della camera. Nel 2017, il reattore aveva contenuto il plasma per circa 102 secondi, il record mondiale precedente. All’inizio del 2018, il reattore aveva conquistato un altro traguardo, insieme all’Istituto delle ricerche sul plasma e l’Accademia cinese delle scienze : era stata raggiunta la temperatura di 100 milioni di Celsius, di gran lunga superiore alla temperatura del nucleo del Sole, circa 15 milioni di Celsius. Il nuovo obiettivo è quello di raggiungere un milione di Ampere e temperature superiori ai 100 milioni di Celsius e di riuscire a mantenerle per 1000 secondi. In secondo luogo, la Cina ha partecipato insieme ad altri 34 paesi, tra cui l’Italia, al progetto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), ovvero alla costruzione di un reattore per la fusione nucleare con un altro tokamak a Cadarache, nel Sud della Francia. Si prevede l’accensione del primo plasma nel reattore ITER entro il 2025, le reazione di fusione inizieranno presumibilmente a partire dal 2035.
Nonostante i brillanti progressi che la Cina, ed in particolare il reattore EAST, è riuscita a conseguire attraverso gli esperimenti sul contenimento del plasma e sul mantenimento delle alte temperature, il futuro dell’energia nucleare e del mondo non dipende solo dallo sforzo di un singolo paese, ma dalla futura collaborazione di diverse nazioni, come il reattore ITER, per la scoperta di un metodo più efficace per la fusione a contenimento magnetico.
