La stella in laboratorio

3 Ott

Attraverso le pagine del forum di Psicosi 2012:

Psicosi 2012, forum

mi e’ stato segnalato un articolo molto interessante. Perche’ lo definisco in questo modo? Semplice, l’articolo e’ talmente assurdo che merita di essere presentato qui sul blog.

Come diceva un proverbio: “Dagli amici mi guardi Dio perche’ da nemici mi guardo io”. Cosa significa? Mentre siamo guardinghi nei confronti dei nostri nemici,  ci sentiamo tranquilli verso gli amici. A volte questo puo’ creare la condizione per poter essere, come si dice, accoltellati alle spalle.

Cosa voglio dire con queste parole? Mentre ormai abbiamo capito bene quali sono i siti complottisti e catastrofisti e, almeno spero, abbiamo imparato a leggerli con occhio attento e guardingo, a volte quelli che dovrebbero essere siti seri e scientifici si lasciano prendere un po’ troppo la mano.

Questo e’ purtroppo il caso di una notiizia apparsa su ben due noti giornali online nazionali che, copiandosi spudoratamente tra di loro, hanno finito per sparare cavolate veramente fuori dalla grazia del Signore.

Prima di tuttto, vi segnalo gli articoli in questione:

Articolo 1

Articolo 2

Potete anche leggerne uno solo, tanto le parole utilizzate sono le stesse, ergo, non so chi dei due, ha fatto copia/incolla.

Avete letto bene? I ricercatori dell’istituto americano NIF, stanno per accendere una stella in laboratorio. Una stella? Proprio cosi’ dicono gli articoli. Si tratta di un esperimento di fusione in cui sono stati utilizzati laser con una potenza di 500 Tera Watt, 500 mila miliardi di watt di potenza. Come recita l’articolo, questa potenza e’ pari a 1000 volte quella che gli Stati Uniti stanno consumando in quel momento.

Signori, scusate le sfogo, ma questa e’ disinformazione scientifica sulle pagine di giornali nazionali che pretendono di avere una sezione di scienze! Poi, non ci sorprendiamo quando le persone pensano che al CERN si creeranno buchi neri che distruggeranno la Terra. Dall’altra parte dell’oceano stanno creando una stella in laboratorio.

Finito il mio piccolo sfogo personale, vorrei passare a commentare questa notizia. Al contrario di quanto fatto sui giornali citati, per poter capire questa notizia, e’ necessario capire bene il campo in cui ci andiamo a muovere, cioe’ la fusione nucleare.

Cercando di mantenere un approccio semplice e divulgativo, tutti conoscono le centrali nucleari per la produzione di energia elettrica. Questi reattori funzionano attraverso la fissione nucleare, cioe’ la scissione di un nucleo pesante, il combustibile, in nuclei piu’ leggeri. Questo processo, oltre ai due nuclei figli, produce un eccesso di energia. Il processo si dice dunque esoenergetico perche’ rilascia energia.

Detto in modo molto improprio, il processo inverso a quello di fissione nucleare e’ quello di fusione. In questo caso, si prendono due nuclei leggeri per fonderli insieme e formare un nucleo piu’ pesante. Questo processo e’ conveniente solo per nuclei molto leggeri, in linea di principio fino al ferro. Come viene fatto il processo? Quelli che dovete avvicinare sono degli atomi. Come sapete, nel nucleo sono presenti protoni con carica positiva. Avvicinando tra loro due cariche di segno uguale, queste si respingono tra loro con una forza che aumenta al diminuire della distanza. Sotto una certa distanza pero’, la forza coulombiana repulsiva, cioe’ quella tra cariche elettriche, diviene piu’ piccola della cosiddetta forza nucleare forte. Questa interazione e’ molto intensa, ma solo a distanze molto piccole. Detto in altri termini, dovete comprimere molto i nuclei tra loro, fino ad arrivare al punto in cui questi si attirano grazie alla forza forte.

Questa caratteristica rende il processo di fusione nucleare molto difficile da realizzare o meglio, molto difficile da sfruttare. Come anticipato, si tratta di un processo che rilascia energia. Per poter comprimere i nuclei tra loro dovete pero’ spendere un certo quantitativo di energia in qualche forma. Bene, per poter sfruttare questo processo, o meglio per guadagnarci, dovete fare in modo che l’energia spesa per attivare il processo, quella di compressione, sia minore di quella che poi viene rilasciata dai nuclei che si fondono.

Una delle possibili e piu’ studiate reazioni di fusione nucleare e’ quella del deuterio con il trizio:

D + T → 4He (3,5 MeV) + n (14,1 MeV)

In questa reazione i due reagenti, che altro non sono che isotopi piu’ pesanti dell’idrogeno, vengono fusi per formare un nucleo di elio, detto anche particella alfa, liberando anche un neutrone di una certa energia.

Vedete bene il processo. Indipendentemente da quello che ognuno di noi pensa delle centrali nucleari a fissione, il processo di fusione risolve automaticamente il problema delle scorie. In questo caso, non abbiamo sottoprodotti radioattivi a lunga vita media. Proprio per questo motivo, la costruzione di centrali di questo tipo e’ vista come la chimera della fisica nucleare e da diversi anni sono in corso ricerche per cercare di rendere il processo di fusione conveniente dal punto di vista energetico.

Il punto cruciale di questi studi e’ ovviamente come innescare il processo, cioe’ come far avvicinare tra loro i nuclei per far partire la fusione. Il caso visto negli articoli da cui siamo partiti e’ il cosiddetto confinamento inerziale ad ignizione laser. Detto in parole semplici, si utilizzano fasci laser per riscaldare e comprimere i nuclei e far partire la fusione.

Bene, a questo punto siamo in grado di rileggere gli articoli e di capire veramente quello che e’ successo nei laboratori del NIF.

Il laboratorio in questione utilizza 192 fasci laser per riscaldare e comprimere un sferetta di deuterio-trizio. Il numero elevato di laser serve prima di tutto per avere l’energia necessaria ma anche per poter riscaldare uniformemente la sfera di combustibile. Ovviamente, non serve irradiare continuamente il composto, ma e’ necessario che in un tempo molto breve l’energia arrivi tutta insieme sul campione. Quindi, proprio per questo si utilizzano fasci impulsati, cioe’ raggi molto intensi ma molto brevi nel tempo. Questo spiega l’enorme potenza in gioco. Data un’energia del fascio, tanto piu’ corto e’ il raggio, maggiore sara’ la potenza in gioco. Esattamente come in fisica definite la potenza come il rapporto tra lavoro e tempo per compierlo. Capite dunque da dove viene fuori quel valore enorme di 500 terawatt di potenza. Secondo voi, se fosse necessario avere 1000 volte la potenza che gli USA stanno consumando in quell’istante, chi sarebbe in grado di alimentare i laser? Nella migliore delle ipotesi, acceso il sistema salterebbe la corrente a tutti gli Stati Uniti. Direi che quanto affermato e’ quantomeno azzardato e dimostra la totale non conoscenza di quello che si sta raccontando.

Poi, cosa dice l’articolo? A questo punto, il sistema implode e si accende una stella.

Capiamo bene, perche’ implode? Lo schema semplificato del processo di fusione che avviene e’ questo:

Il meccanismo di ignizione laser per la fusione nucleare

Il meccanismo di ignizione laser per la fusione nucleare

Per compressione interna, si ha un implosione cioe’ un collassamento dei nuclei verso l’interno. Da come viene raccontato nell’articolo, sembra che ci sia una deflagrazione in laboratorio.

Poi si accende una stella ….

Perche’? Anche qui, si tratta di un’assurdita’ letta scopiazzando in giro. Il processo di fusione e’ quello grazie alla quale, ad esempio, le stelle producono la loro energia. Il nostro sole “funziona” grazie alla fusione degli atomi di idrogeno in elio. Quando si parla di processo vitale del sole e di passaggio allo stadio successivo, ci si riferisce proprio al momento in cui il combustibile finira’. Inoltre, se si vede la pagina Wikipedia dedicata al NIF:

Wikipedia, NIF

si legge una frase molto importante:

Oltre allo studio della fusione nucleare in campo energetico, al NIF si studieranno anche i segreti delle stelle; infatti quello che si sta tentando di fare è riprodurre il fenomeno della fusione dell’idrogeno che avviene sul Sole e su tutte le altre stelle.

Ecco da dove e’ nata l’idea che in laboratorio venga “accesa una stella”. Come vedete, l’autore dell’articolo ha provato a documentarsi sulla rete, ma non ha capito proprio il senso della frase riportata.

A questo punto, credo che l’assurdita’ di tali articoli sia evidente a tutti.

Tornando di nuovo a cose serie, perche’ e’ stata data questa notizia? Il motivo principale, e molto importante, e’ che, per la prima volta, e’ stato raggiunto il pareggio energetico. Cosa significa? Per la prima volta, si e’ riusciti ad ottenere la stessa quantita’ di energia che e’ stata necessaria per attivare il processo. Se prima l’energia per accendere la reazione era molto maggiore di quella che poi veniva prodotta, ora siamo in pareggio. Si tratta di un risultato molto importante, che dimostra i notevoli passi avanti fatti in questo campo. Certo, e’ vero che al momento non stiamo guadagnando nulla, ma prima, con lo stesso processo, ci rimettevamo tantissimo. Diciamo che il trend e’ dunque molto positivo.

Ovviamente, allo stato attuale, siamo ancora in un campo pioneristico. Magari, andando avanti, ci potremmo accorgere che si sono dei limiti alla produzione di energia che non siamo in grado di superare. Speriamo questo non avvenga e si riesca, in tempi rapidi, a spostare il bilancio energetico a nostro favore. Come detto prima, questa e’ la condizione per poter sperare nella realizzazione di centrali nucleari a fusione per la produzione di energia.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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16 Risposte to “La stella in laboratorio”

  1. Renato ottobre 4, 2013 a 6:09 am #

    Caro Matteo,
    Aspettavo proprio questo articolo per avere un’idea un po più chiara su quanto é stato scritto.
    Chiarissimo come sempre.
    Per restare in tema, il progetto ITETR, procede normalmente? So che alcuni stati aderenti volevano ritirarsi e che sono arrivate diverse critiche.
    Ciao.
    Renato.

    • psicosi2012 ottobre 4, 2013 a 7:01 am #

      Buongiorno Renato,
      Grazie per i complimenti. Questa volta, in quanto a sparate si è proprio esagerato, soprattutto considerando la fonte da cui siamo partiti.

      Riguardo ad ITER è assolutamente vero che ci sono dei ritardi, ma si sta facendo di tutto per cercare di recuperarli. I lavori procedono bene e gran parte dei lavoratori sono stato già trasferiti nei nuovi uffici. Il picco della costruzione, cioè il reattore, è atteso per la metà del prossimo anno. Questo step sarà quello fondamentale per valutare il reale avanzamento del progetto. Per il momento, il programma ufficiale è ancora quello che prevede il primo plasma del 2020.

      La voce che vorrebbe invece paesi in fuga è falsa. Il motivo è molto facile da capire, ci sono in ballo commesse milionarie per i paesi che partecipano e nessuno sarebbe pronto a rinunciare. Non si tratta di speculazione, ma di un processo di distribuzione degli appalti molto simile a quello adottati dal CERN.

      Vedremo cosa succede il prossimo anno per capire veramente se ci saranno ritardi e di quanto. Nel frattempo, si lavora anche alla progettazione del sistema DEMO. In questo caso, si parla di una prima centrale a fusione proprio per la produzione di energia. Ovviamente, il progetto è da pensare come conseguenza di ITER, dedicato solo alla fattibilità della reazione e per scopi di ricerca.

      Grazie mille e buona giornata!

      Matteo

  2. Sidus ottobre 4, 2013 a 9:44 am #

    Ho immaginato parecchie volte il fatto di creare una pseudo-stella in laboratorio, ma è palesemente impossibile 🙂
    Per ciò che riguarda la fusione nucleare, secondo me è l’energia del futuro, insieme alle rinnovabili, non produce score radiattive ed è meno pericolosa, cosa c’è di meglio? 🙂

  3. VoceIdealista ottobre 4, 2013 a 12:05 pm #

    Assolutamente vergognoso: due “giornalistucoli” hanno così trasformato in burletta un esperimento interessante e importante per il futuro dell’industria energetica.

    Secondo me dovrebbe esistere una legge che obblighi i media a far occupare di divulgazione solo personale appositamente formato; parallelamente si dovrebbe creare un serio percorso formativo per i divulgatori perché la nostra società ne ha bisogno e quello attuale è piuttosto folle.

    • psicosi2012 ottobre 4, 2013 a 2:07 pm #

      Ciao a tutti,
      concordo pienamente che la fusione potrebbe essere una delle possibili soluzioni al fabbisogno energetico. Ovviamente questo non prescinde da uno sfruttamento serie e maggiormente efficiente delle rinnovabili, ma la fusione potrebbe aiutare molto anche in virtu’ dei vantaggi rispetto alla fissione.

      Riguardo alla divulgazione, mi vedo anche in questo caso, purtroppo, d’accordo. Ci sono molti giornalisti seri e preparati che scrivono su argomenti di scienza. Dove il “serio” indica persone che, anche se non esperti a 360 gradi dello scibile scientifico, si documentano e hanno notevoli anni di esperienza. Purtroppo, come in questo caso, ci sono poi casi, spero, isolati di giornalisti che tentano il sensazionalismo su notizie scientifiche. Questo pero’, non fa assolutamente il gioco della scienza, crea anzi paure e timori su notizie importanti come quella riportata in questo articolo.

      Grazie mille dei commenti!

      Un caro saluto,
      Matteo

  4. VoceIdealista ottobre 4, 2013 a 12:05 pm #

    L’ha ribloggato su laVoceIdealista.

  5. barabba ottobre 5, 2013 a 11:54 am #

    Salve, scusate ma non capisco dove sia il problema qui, se non che il NIF è in fase di “fallimento” perché manca i parametri base per l’ ignizione di circa un fattore 3. Non se ne leggono più notizie da mesi e mesi ormai (guardare sulla homepage NIF l’ ultima notizia presente, che rasenta il ridicolo).
    Gli articoli linkati sono dunque (ormai) completamente inutili, poiché datati.
    Comunque a me sembra che, detto in parole semplici per i non-esperti, “accendere una stella” sia adeguato a descrivere il processo; magari “fuoco nucleare” andrebbe anche bene.
    Le speranze si dovrebbero c oncentrare su ITER ora, dato che esso arriverà a ottenere i parametri giusti per l’ ignizione già “in fase di progetto”.

    L’ importante, su questo tema, è non mistificare; anzi, incoraggiare il più possibile al suo studio.
    La Fusione Nucleare DEVE essere ottenuta; la Terra 3.0 la vedrete dalla fusione in poi, state pure sicuri.
    Saluti!

  6. barabba ottobre 5, 2013 a 11:57 am #

    P.S. Per eventuali interessati, linko un corso di studio Magistrale in Scienze e Tecnologie della Fusione nucleare molto figo:

    http://www.tue.nl/en/education/tue-graduate-school/masters-programs/science-and-technology-of-nuclear-fusion/fusion-master-course-structure/

    • psicosi2012 ottobre 5, 2013 a 9:46 pm #

      Ciao,
      Sono pienamente d’accordo sul fallimento del nif per quanto riguarda il bilancio positivi della fusione. Nonostante questo, sul sito compaiono news ben più recenti di quanto sostenuto. Inoltre, gli articoli dei due giornali riportati sono solo di qualche giorno fa.

      Lo scopo principale del mio post non era assolutamente quello di denigrare la fusione, tutt’altro. Lo spunto di riflessione era la mistificazione e la ricerca del sensazionalismo che a volte capita di trovare nelle rubriche scientifiche di alcuni giornali. Questo non fa assolutamente il gioco della scienza, dal momento che si rischia di spaventare e far apparire ridicole ricerche di importanza strategica.

      Detto questo, anche io, come scritto anche nei commenti precedenti, guardo con grande interesse ad iter. Riuscire nell’utilizzo proficuo della fusione, potrebbe dare una ottima spinta al crescente fabbisogno energetico. Le rinnovabili aiutano e anche molto ma, e questo è un mio punto di vista, non riusciranno a stare dietro al trend di aumento della richiesta energetica. La fusione risolverebbe davvero molte problematiche!

      Grazie mille dell’interessante commento.

      Matteo

  7. barabba ottobre 20, 2013 a 12:11 pm #

    Savle, vorrei rettificare una cosa: il NIF non è certo stato un “fallimento” come scritto prima in senso assoluto.
    Come tutti gli esperimenti scientifici seri, il suo mancato raggiungimento degli obiettivi primari non toglie che esso abbia comunque allargato enormemente la conoscenza del processo di fusione inerziale (ICF) nel suo complesso. Esso ha permesso la scoperta di alcuni processi prima sconosciuti, e lo sviluppo di nuove tecniche e nuove tecnologie legate a tali processi: ha aggiunto elementi al patrimonio scientifico d’ avanguardia.
    Ma d’ altra parte si può anche affermare che il NIF sarà servito alla progettazione di un futuro apparato per arrivare finalmente alla ICF.

    Ci tenevo a precisarlo, al fine di non scoraggiare i giovani lettori.

    P.S. In realtà, spulciando i documenti scaricabili dal portale web del NIF, si scopre che gli obiettivi primari del NIF non riguardano la fusione nucleare, ma bensì lo sviluppo di ARMAMENTI, nucleari e non. Strano.

    Saluti

    • psicosi2012 ottobre 21, 2013 a 6:23 am #

      Ciao Barabba,
      anche se non si e’ raggiunto il bilancio positivo, gli studi fatti dal NIF hanno sicuramente portato un’evoluzione nello studio della fusione. Personalmente, come detto nell’altro commento, io continuo a sostenere che questo tipo di approccio non sia quello piu’ adatto per arrivare ad un bilancio positivo. Dal canto mio, credo, o forse spero, che ITER possa essere la risposta giusta.

      Il fatto che il NIF sia nato per la ricerca di armamenti non deve assolutamente disturbare. Ricerche di questo tipo hanno da sempre attirato interesse militare. Se vogiamo essere cinici, ma sempre con rispetto, le ricerche militari (purtroppo in molti casi) consentono di convogliare in breve tempo grosse quantita’ di denaro su un argomento specifico. La stessa cosa, anche se brutta da dire e da prendere nel senso streto, e’ avvenuta con la fissione. Anche qui, il grande balzo in avanti si e’ avuto con il progetto manhattan. Ovviamente, lo scopo degli scienziati coinvolti nel progetto non era certo quello di creare morte e distruzione, ma in breve tempo si sono avuti mezzi e soldi necessari per fare studi avanzati in ambiente sicuro.

      Oggi il mondo e’ cambiato, ma la ricerca militare e’ sempre molto avanzata e sicuramente foraggiata da molti stati.

      Grazie mille del commento.

      Buona giornata,
      Matteo

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