Macchina torodoidale Rfx. Tutte le foto sono del Consorzio Rfx

Il mito dell’energia inesauribile alla portata di tutti è più vivo che mai. Anche a Padova c’è chi sta studiando l’idea di mettere “il Sole in una scatola”. Lavorano a questo i ricercatori del Consorzio Rfx: la fusione termonucleare, un termine che potrebbe far raggelare il sangue ma che in realtà non ha nulla a che vedere con il timore delle radiazioni o della guerra. Nei laboratori di corso Stati Uniti a Padova, in collaborazione con altri partner europei e mondiali, si lavora da anni a una parte dell’ambizioso progetto di creare una reazione controllata simile a quella che avviene ogni giorno nel Sole, in modo da ottenere una fonte di energia in grado di soddisfare generazioni e generazioni di persone.

Per fusione si intende il processo attraverso cui due nuclei di atomi diversi si uniscono, generando energia. Questo avviene perché i prodotti della reazione hanno una massa minore rispetto ai reagenti, e la parte mancante si è trasformata in energia. In natura è quanto fanno le stelle; qui sulla Terra la comunità scientifica, invece, sta cercando di creare e, soprattutto, controllare la fusione tra nuclei di deuterio e trizio (isotopi “cugini” dell’idrogeno). Il primo elemento è facilmente reperibile in natura e si ricava dall’acqua; il trizio, invece, si può recuperare dal litio (quello delle comuni batterie per i cellulari) e in futuro sarà prodotto all’interno dello stesso reattore di fusione. Questo sulla carta, ma le incognite negli esperimenti sono molte.

Per implementare questo ambiziosissimo progetto il Consorzio Rfx (formato da partner come Università di Padova, Cnr, Enea, Infn e Acciaierie venete Spa) lavora da anni, con un team che oggi ha raggiunto le 160 persone, allo studio del plasma: il gas ionizzato ad altissima temperatura (circa 100 milioni di gradi kelvin) all’interno del quale avviene il processo di fusione dei nuclei. Il plasma viene ottenuto all’interno di una grande “ciambella” toroidale, il nucleo ingegneristico dell’esperimento, in cui il gas viene riscaldato e poi mantenuto in posizione attraverso un campo di forza elettromagnetico.

La ciambella che si studia a Padova, denominata Rfx (Reversed field experiment), garantisce lo studio di molti processi fisici fondamentali per un futuro reattore e permette, attraverso un controllo in feedback (con un principio simile all’Abs dell’auto o al termostato per il condizionatore, ma assai più complesso, con tempi di reazione inferiori al millesimo di secondo) effettuato da numerosi apparati di monitoraggio, di controllare in tempo reale quanto accade all’interno della camera toroidale e soprattutto di ottimizzare le prestazioni. Gli innovativi esperimenti in Rfx hanno permesso ai ricercatori padovani di ottenere la copertina della prestigiosa rivista scientifica Nature Physics.

I laboratori di corso Stati Uniti ospitano la messa a punto di altri importanti tasselli nel nostro cammino di avvicinamento al “nucleare pulito”. ll Consorzio Rfx ha un ruolo fondamentale nella realizzazione, nel sud della Francia, del reattore Iter (latino per the way to new energy) che avrà il compito di dimostrare la possibilità di una reazione di fusione stabile, ottenendo una potenza termica di 500 megawatt. Qui infatti è stata recentemente completata Prima (Padova research on Iter megavolt accelerator), nella quale è in corso di sviluppo l’iniettore di fasci di atomi neutri che riscalderà il plasma di Iter, tramite la sperimentazione su Spider (Source for the Production of Ions of Deuterium Extracted from a Radiofrequency plasma) e Mitica (Megavolt Iter Injector & Concept Advancement): in parole povere un enorme “accendino” il cui compito sarà quello di accendere il plasma di Iter e dare così il via ai processi di fusione nucleare. In particolare Spider, “acceso” per la prima volta l’11 giugno 2018, è la fonte più potente di ioni negativi al mondo, mentre Mitica verrà inaugurata nel 2022.

Spider, assieme a Mitica, arriverà a costare intorno ai 400 milioni di euro e nel suo percorso genererà un notevole indotto: fino a oggi ha coinvolto 20 partner principali, provenienti dai settori energetico ed elettronico, dalla tecnologia del vuoto e dal settore criogenico, dall’ingegneria meccanica e delle costruzioni, per un totale di circa 100 aziende coinvolte.

E il Consorzio Rfx è da poco impegnato anche nella progettazione e gestione della Divertor Tokamak Test Facility, un nuovo grande esperimento internazionale di fusione “made in Italy”. Un’impresa scientifica con investimenti dell’ordine di mezzo miliardo di euro e che genererà un indotto pari a circa due miliardi, lanciata lo scorso anno dall’Enea e oggi in fase di realizzazione presso il laboratorio di Frascati.

Tutti progetti che fanno di Padova uno dei centri italiani ed europei della fusione nucleare e che sono il coronamento di un’attività portata avanti fin dai primi anni Sessanta dall’università – che oggi vi partecipa con dieci docenti – e dal Cnr nel campo della ricerca sul plasma.

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29. Il Cisas, una base per lo spazio in città
30. Il Consorzio Rfx e l'energia delle stelle
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