Generare energia senza fine a emissioni zero semplicemente sbattendo insieme gli atomi di idrogeno è stato per decenni un sogno irrealizzabile. Ora, gli scienziati potrebbero fare un piccolo passo avanti verso il potere di fusione possibile, grazie a un esperimento futuristico e dozzine di pistole al plasma.
Diciotto dei 36 cannoni al plasma sono installati sulla macchina che potrebbero trasformare la fusione in realtà. Queste pistole sono i componenti chiave del Plasma Liner Experiment (PLX) del laboratorio nazionale di Los Alamos, che utilizza un nuovo approccio al problema. PLX, se funziona, combinerà due metodi esistenti per sbattere insieme atomi di idrogeno a singolo protone per formare atomi di elio a due protoni. Questo processo genera enormi quantità di energia per granello di carburante, molto più della scissione di atomi pesanti (fissione). La speranza è che il metodo pionieristico in PLX insegnerà agli scienziati come creare quell'energia in modo abbastanza efficiente da essere utile per l'uso nel mondo reale.
La promessa della fusione è che produce tonnellate di energia. Ogni volta che due atomi di idrogeno si fondono in elio, una piccola parte della loro materia si converte in molta energia.
Il problema della fusione è che nessuno ha capito come generare quell'energia in modo utile.
I principi sono abbastanza semplici, ma l'esecuzione è la sfida. In questo momento, ci sono molte bombe a fusione di idrogeno nel mondo che possono rilasciare tutta la loro energia in un lampo e distruggere se stessi (e tutto il resto per miglia). Il bambino occasionale riesce persino a costruire un piccolo, inefficiente reattore a fusione nella loro sala giochi. Ma i reattori a fusione esistenti assorbono più energia di quella che creano. Nessuno è ancora riuscito a creare una reazione di fusione controllata e sostenuta che sputa più energia di quella che viene consumata dalla macchina che crea e contiene la reazione.
Il primo dei due metodi che PLX combina si chiama confinamento magnetico. Questo è ciò che viene utilizzato nei reattori a fusione chiamati tokamak, che usano potenti magneti per sospendere il plasma surriscaldato e ultra-denso degli atomi di fusione all'interno della macchina in modo che continui a fondersi e non fugga. Il più grande di questi è ITER, una macchina da 25.000 tonnellate (23.000 tonnellate) in Francia. Ma quel progetto ha dovuto affrontare ritardi e sovraccarichi di costi e persino proiezioni ottimistiche suggeriscono che non sarà completo fino agli anni '50, come riportato dalla BBC nel 2017.
Il secondo approccio si chiama confinamento inerziale. Il Lawrence Livermore National Laboratory, un altro dipartimento del Dipartimento per l'energia, ha una macchina chiamata National Ignition Facility (NIF) che sta seguendo questa strada per la fusione. Il NIF è fondamentalmente un sistema molto grande per sparare laser super potenti su minuscole celle a combustibile contenenti idrogeno. Quando i laser colpiscono il carburante, l'idrogeno si riscalda e, intrappolato nella cella a combustibile, si fonde. Il NIF è operativo, ma non genera più energia di quella che utilizza.
PLX, secondo una dichiarazione dell'American Physical Society (APS), è un po 'diverso da uno di questi due. Usa i magneti per contenere il suo idrogeno, come un tokamak. Ma quell'idrogeno viene portato a temperature e pressioni di fusione da getti caldi di plasma che fuoriescono dalle pistole disposte attorno alla camera sferica del dispositivo, impiegando le pistole invece di laser come quelli usati al NIF.
I fisici che guidano il progetto PLX hanno fatto alcuni primi esperimenti usando le 18 pistole già installate, secondo APS. Questi esperimenti hanno offerto ai ricercatori dati precoci su come si comportano i getti di plasma quando si scontrano all'interno della macchina, e i ricercatori hanno presentato tali dati ieri (21 ottobre) all'incontro annuale della divisione APS di Plasma Physics a Fort Lauderdale, in Florida. Questi dati sono importanti, hanno detto i ricercatori, perché esistono modelli teorici contraddittori su come si comporta il plasma quando si scontra in questo tipo di collisioni.
Los Alamos ha dichiarato che il team spera di installare le restanti 18 pistole all'inizio del 2020 e di condurre esperimenti utilizzando la batteria completa con 36 pistole al plasma entro la fine di quell'anno.
