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La fusione …. secondo gli ignoranti

13 Giu

Stamattina ho avuto la malaugurata idea di “spendere” (o forse “buttare”) mezz’ora per leggere le ultime notizie sui siti catastrofisti. Tante volte abbiamo parlato di questi spazi del web e della loro disinformazione martellante nei confronti delle persone. Eh si, ho detto proprio disinformazione. Questo termine, tanto caro a questi soggetti, e che praticamente sempre utilizzano per denigrare la scienza e gli scienziati intenti a nascondere alle persone comuni i loro loschi piani, e’ invece adatto per descrivere quello che loro fanno costantemente giorno per giorno. La cosa che mi lascia sempre piu’ interdetto e’ vedere quante persone credono alle notizie riportate da questi siti, un mix micidiale di falsita’, stupidaggini e distorsioni che prendono a calci le nozioni piu’ basilari della scienza.

Perche’ me la sto prendendo tanto oggi? Dovrei essere abituato, direte voi. Forse avete ragione, ma a volte, quando pensi di averle viste e lette tutte, ti accorgi che “non c’e’ mai limite al peggio!”.

Diverse volte su questo blog abbiamo parlato di energia e scenari energetici. In molti articoli, abbiamo analizzato e discusso sulle fonti rinnovabili cercando di capire in che direzione ci sta portando la ricerca e provando ad ipotizzare un futuro energetico sostenibile ed in grado di soddisfare la continua crescita della nostra soscieta’ che diviene sempre piu’ energivora.

In questo ambito, la discussione sul nucleare e’ sempre uno dei punti piu’ dibattuti e discussi anche tra il grande pubblico. Premesso che la ricerca sulla fissione nucleare e’ in continua evoluzione con lo studio di reattori intrinsecamente sicuri, posto d’onore in una discussione sul futuro spetta ovviamente alla fusione.

Per quanto riguarda la fusione, in diversi articoli:

E-cat meraviglia o grande bufala?

Ancora sulla fusione fredda

abbiamo analizzato il discorso della fusione fredda e dei fenomeni LENR. Come visto in questi articoli, in questo caso parliamo di fenomeni non dimostrati e che, ad oggi, non sono assolutamente in grado, chissa’ se mai lo saranno, di produrre piu’ energia di quella che consumano. Come evidenziato tante volte, questa e’ l’evidenza che abbiamo di fronte agli occhi. Non voglio denigrare per partito preso fenomeni non convenzionali e, come piu’ volte dichiarato, sarei io il primo a tornare sui miei passi qualora venisse dimostrato, in modo scientifico, che questa tipologia di reazioni sono in grado di produrre energia pulita.

Chiusa questa parentesi, torniamo a parlare di fusione nucleare nel senso piu’ scientifico del termine. Anche su questo argomento abbiamo scritto diversi articoli:

Sole: quanta confusione!

La stella in laboratorio

Studiare le stelle da casa!

Fusione, ci siamo quasi?

In particolare, come noto, lo studio delle reazioni di fusione e’ oggi incentrato nel rendere positivo il bilancio di reazione, cioe’ fornire in uscita piu’ energia di quella che e’ richiesta dal sistema per poter funzionare. Come visto, in questo ambito, ci sono due linee principali di studio, entrambe riguardanti il confinamento del plasma nel reattore: il confinamneto inerziale e quello magnetico. Per quanto riguarda il primo, gli studi riguardano l’ottimizzazione del consumo energetico dei laser utilizzati per innescare il processo, mentre nel secondo caso parliamo dei reattori di tipo Tokamak. Per questi ultimi, in particolare, le speranze principali sono riposte nel progetto ITER, il primo reattore di ricerca per fusione, attualmente in costruzione nel sud della Francia.

Riguardo alla fusione e al suo ruolo negli scenari energetici futuri, in un precedente articolo avevo riportato anche una mia intervista fatta in occasione di un convegno incentrato sullo scenario energetico 2050 di forte interesse per la Comunita’ Europea:

Scenario energetico 2050

Fatto questo doveroso preambolo, cosa ho letto stamattina? Normalmente non riporto link a questo tipo di siti, proprio per evitare di publicizzare notizie tendenziose. Questa volta, vista l’assurdita’ della cosa, facciamo “nomi e cognomi”:

Russia: un nuovo reattore a fusione per dare energia a tutto il mondo

Vi pregherei di leggere tutto l’articolo dall’inizio alla fine e di confrontarlo non solo con quello che abbiamo gia’ scritto, ma con qualsiasi fonte “reale” vogliate.

Vi rendete conto?

Secondo questi tizi, ITER avrebbe funzionato nel 1990 e oggi si sta costruendo un reattore a fusione in Russia per dare energia a tutto il mondo! Si fa poi un’enorme confusione per quanto riguarda le scorie, parlando prima di reattori che “tengono intrappolate le scorie”, salvo poi dire che le scorie non ci sono. Si parla di uranio dicendo che pero’ il reattore non funziona ad uranio. Solo per inciso, come potete confrontare con l’intervista riportata in precedenza, si stanno mescolando insieme, senza un senso logico, fusione, fissione e i cosiddetti “Accelerator Driven System”.

Questi sarebbero i siti che fanno informazione libera smascherando gli scienziati corrotti e pagati dal sistema?

Resto veramente basito. In primis per le notizie date da questi siti ma, soprattutto, nel vedere cosi’ tante persone che seguono e credono a notizie di questo tipo.

Ve lo ripeto, non fidatevi mai di chi vuole convincervi a tutti i costi di qualcosa. Ascoltate tutte le campane, confrontate quanto detto, studiate autonomamente e fatevi una vostra idea. Magari, alla fine, la vostra idea non sara’ neanche giusta ma e’ la vostra. Se poi qualcuno vi convince del vostro errore, siate sempre pronti a cambiare opinione, ma sempre dopo aver ponderato tutto. Lo stesso vale per tutti, anche per i siti scientifici. Siamo cosi’ bombardati da informazioni che a volte e’ difficile capire dove e qual e’ la verita’. Ripeto, ascoltate, analizzate ma, soprattutto, pensate.

 

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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Fusione, ci siamo quasi?

17 Feb

La chimera della produzione di energia attraverso processi nucleari e’ senza ombra di dubbio la fusione. Come sappiamo, detto in modo improprio, possiamo pensare a questo processo come qualcosa di inverso alla Fissione. Se in quest’ultimo caso, un nucleo atomico viene spezzato in due nuclei piu’ piccoli liberando energia, nella fusione abbiamo due elementi piu’ leggeri che vengono uniti in uno piu’ grande. Anche in questo caso, nel processo c’e’ un eccesso di energia che viene liberato verso l’esterno. Non si tratta di magia ma del bilancio energetico delle reazioni, facilmente calcolabile utilizzando i principi base della fisica nucleare.

Per la fissione, il processo e’ relativamente semplice ed in grado di autosostenersi. Quest’ultimo aspetto e’ fondamentale quando si considerano processi di questo tipo. Detto in altri termini, basta dare il “la” alla reazione per avere qualcosa in grado di autosostenersi autonomamente e continuare cosi’ a produrre energia. Come noto, siamo in grado di utilizzare questo processo molto bene sia con reazioni controllate nei reattori a fissione sia in modo non controllato attraverso la bomba atomica.

E per la fusione?

Qui il discorso e’ diverso. A partire dagli anni ’50, abbiamo iniziato a studiare queste reazioni per cercare di ottenere un bilancio positivo. Cosa significa? Prendete due nuclei leggeri. Per far avvenire la fusione dovete avvicinarli tra loro fino a formare qualcosa di piu’ grande. Semplice ma non scontato. Prendiamo il discorso in modo improprio ma comprensibile. Nei nuclei avete protoni e neutroni. Come ci hanno insegnato a scuola, se proviamo ad avvicinare cariche di uguale segno queste si respingono attraverso la forza coulombiana. Ma allora, perche’ nel nucleo i protoni sono fermi e tutti vicini tra loro? Avvicinando due particelle come i protoni, inizialmente avete la repulsione coulombiana dovuta alle cariche elettriche che tende ad allontanarle. Se resistete opponendovi a questa forza, vi accorgete che sotto una certa distanza interviene un’altra forza, questa volta attrattiva e molto piu’ intesa di quella dovuta alle cariche elettriche, la forza nucleare forte. Si tratta solo di un’altra interazione che pero’ agisce a distanze molto corte tra i nucleoni. La presenza dei neutroni nel nucleo serve proprio a tenere unito il nucleo stesso. Poiche’ i neutroni non hanno carica elettrica, non subiscono repulsione coulombiana mentre esercitano e subiscono l’interazione forte. Detto in altri termini, i neutroni fanno da collante per far si che la forza forte, attrattiva, vinca su quella coulombiana, repulsiva.

Bene, lo scopo del gioco della fusione e’ proprio questo. In qualche modo dobbiamo avvicinare i nuclei spingendoli fino a che la forza forte non diventi piu’ intensa di quella coulombiana. Sotto questo limite, ci sara’ un’attrazione spontanea che portera’ alla formazione di un nucleo piu’ pensate, rilasciando energia.

Qual e’ il limite nella produzione di energia da fusione? Ovviamente, dovete fare in modo che l’energia spesa per avvicinare i nuclei sia minore di quella che viene ceduta dopo la fusione. Questo e’ il famoso bilancio positivo di cui tanti parlano ma, lasciatemi dire, in pochi hanno veramente capito.

Di questi processi abbiamo parlato in diversi articoli mostrando le diverse tecniche che si stanno sperimentando nel mondo:

Sole: quanta confusione!

La stella in laboratorio

Studiare le stelle da casa!

Contrapposti a questi, ci sono poi i diversi esperimenti per creare quella che viene definita “fusione fredda” e su cui tanta speculazione e’ stata fatta negli ultimi anni:

E-cat meraviglia o grande bufala?

Ancora sulla fusione fredda

Come detto e ripetuto piu’ volte, dobbiamo essere aperti di mente nei confronti di questi processi che pongono le loro radici in metodi scientifici conosciuti. Quello che pero’ manca, e’ una dimostrazione oggettiva che questi apparecchi, esempio su tutti l’E-Cat, siano veramente in grado di produrre energia in quantita’ maggiore di quella data in ingresso.

Perche’ torno nuovamente su questi argomenti?

Come forse avrete letto, solo pochi giorni fa e’ stato fatto un nuovo anuncio riguardante la ricerca sulla fusione nucleare. In un articolo pubblicato sulla rivista Nature, il NIF, National Ignition Facility, della California ha annunciato di aver ottenuto un bilancio positivo della reazione di fusione di isotopi di idrogeno in elio.

Del NIF abbiamo gia’ parlato nei precedenti articoli riportati sopra. Come sappiamo, in questo caso si utilizzano quasi 200 fasci laser per comprimere, mediante oro, atomi e isotopi di idrogeno, deuterio e trizio, per formare elio. Nel processo viene rilasciata l’energia della fusione.

Come capite bene, in questo caso il bilancio positivo si ha se l’energia rilasciata e’ maggiore di quella necessaria per far sparare nello stesso istante tutti i laser.

Nei primi anni di vita, il NIF ha rappresentato una grande speranza per la ricerca della fusione, attirando grandi finanziamenti. Finanziamenti che poi sono diminuiti quando i risultati ottenuti erano notevolmente inferiori alle aspettative.

Oggi, il NIF e’ riuscito ad ottenere per la prima volta un bilancio positivo, anche se solo minore dell’1%, rispetto all’energia richiesta per far andare i laser. Se proprio vogliamo dirla tutta, non siamo ancora contenti di questo risultato e saranno necessari tantissimi altri studi prima di poter gridare vittoria e prima di poter vedere la fusione utilizzata per la produzione di energia.

Come detto nell’introduzione, lo scopo di questo gioco e’ quello di tenere in qualche modo gli atomi fermi mentre li comprimiamo fino alla fusione. Nel NIF questo confinamento avviene sfruttando l’inerzia dei nuclei stessi e proprio per questo motivo si parla di “confinamento inerziale”. Diversamente, ad esempio per ITER, si cerchera’ di utilizzare forti campi magnetici per tenere i nuclei uniti, parlando di “confinamento magnetico”. La trattazione di questo aspetto non e’ affatto banale e rappresenta, a questo livello, un contributo assolutamente non trascurabile nel bilancio energetico finale della reazione.

Perche’ dico questo?

I risultati ottenuti dal NIF sono assolutamente ragguardevoli e sono un ordine di grandezza maggiore rispetto ai migliori risultati precedenti. Il bilancio positivo dell’1% non tiene pero’ conto dell’energia spesa per il confinamento. Questo per far capire quanto lavoro e’ ancora necessario.

La comunita’ scientifica della fusione, pone tutte le sue speranze, nel progetto internazionale ITER. Come sapete bene, in questo caso si parla di un vero e proprio reattore prototipale per la produzione di energia per fusione. Anche in questo caso, ci saranno diverse sfide tecnologiche da vincere ma la strada segnata dai successi degli ultimi anni non puo’ che farci ben sperare.

 

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

Studiare le stelle da casa

4 Feb

Dopo qualche giorno di assenza, purtroppo, al contrario di quello che pensano i catastrofisti, il mio lavoro non e’ solo fare disinformazione attraverso questo blog, eccoci di nuovo qui con un articolo di scienza pura.

Come avrete sentito, solo qualche giorno fa, e’ stato inaugurata a Padova la macchina acceleratrice “Prima”. Per dirla semplicemente, si tratta di una macchina in grado di accelerare atomi fino ad energie di 16 milioni di Watt. Questa importante infrastruttura nasce da una collaborazione tra l’Istituto di Fisica Nucleare, il CNR, l’ENEA, l’Universita’ di Padova e le Acciaierie Venete.

Ovviamente parliamo di un grande successo per la ricerca italiana. Pensandoci bene, mi rendo pero’ conto di come un successo di questo tipo, possa risultare abbastanza difficile da capire per un non addetto ai lavori. Detto in altri termini: a cosa serve questa macchina?

Molto semplice, come spesso avviene, ricerche di questo tipo sono assolutamente multidisciplinari e possono servire per condurre studi su tantissimi settori. Tra questi, quello che sicuramente interessa di piu’ e’ senza dubbio lo studio della fusione nucleare controllata.

Di fusione abbiamo parlato in diversi articoli:

Sole: quanta confusione!

La stella in laboratorio

mostrando come questo sia il processo attraverso il quale le stelle, e ovviamente il nostro Sole,  producono energia.  Purtroppo, ad oggi, non siamo ancora stati capaci di sfruttare la fusione per produrre energia per noi. Per essere piu’ precisi, ancora non siamo riusciti a realizzare un processo in cui l’energia necessaria per attivare la fusione sia maggiore di quella che poi viene data all’esterno. Detto in parole povere, ad oggi abbiamo ancora un processo “in cui ci rimettiamo”, cioe’ diamo piu’ energia rispetto a quella che otteniamo in uscita.

Una delle chimere della fusione nucleare, e’ senza dubbio il discorso della fusione fredda e di tutti quei processi che gli ruotano intorno. Anche di questi processi abbiamo parlato diverse volte in articoli come questi:

E-cat meraviglia o grande bufala?

Ancora sulla fusione fredda

Come sapete bene, e come potete verificare leggendo gli articoli citati, la nostra posizione non e’ mai stata di chiusura totale verso queste ipotesi solo che, e su questo non ho mai trovato una smentita reale e credibile, ad oggi non ci sono le prove necessarie per dimostrare scientificamente che queste soluzioni, ed in particolare l’E-Cat, siano in grado di funzionare.

Fatta questa doverosa premessa, torniamo a parlare di PRIMA.

Come visto negli articoli specifici sulla fusione, la ricerca ufficiale sta investendo molte risorse in alcuni progetti europei e mondiali di notevole portata. Tra questi, ruolo d’eccezione spetta sicurametne ad ITER. Come sapete bene, si tratta di un primo prototipio su grande scala di un reattore a fusione per ricerca. Tra alti e bassi, la costruzione di questa importante pietra miliare nella storia della fusione sta procedendo in Francia e speriamo possa portare i risultati sperati ed in grado di aprire le porte alla produzione di energia mediante la fusione mnucleare.

La macchina PRIMA studiera’ proprio la parte di, definiamola cosi’, iniezione di ITER, cioe’ il fascio neutro che servira’ per riscaldare il plasma fino alle temperature richieste per far partire la fusione. Oltre ad ITER, la macchina servira’ anche per studiare i materiali piu’ adatti per contenere la fusione e che saranno un punto molto importante anche nella costruzione del primo reattore, chiamato IFMIF, che sara’ costruito in Giappone.

Prima di chiudere, vorrei invitarvi ad una riflessione. Permettemi di riprendere quanto detto un po’ di tempo fa in questi articoli:

Perche’ la ricerca: scienza e tecnologia

Perche’ la ricerca: economia

Prima di tutto, gli studi condotti per la costruzione dei magneti di LHC sono stati fondamentali per la costruzione dei magneti da utilizzare su PRIMA. Questo solo per dire come la ricerca non e’ mai fine a se stessa ma consente di farci applicare studi condotti su un particolare settore a qualcosa di diverso, non dovendo ogni volta ripartire da zero. Oltre a questo, per parlare invece di economia, la costruzione di macchine di questo tipo mettono sempre in moto un’economia assolutamente non trascurabile. Cosi’ come e’ avvenuto per LHC, anche per PRIMA ci sono state importanti commesse per le aziende italiane non solo legate alla costruzione di magneti. Questo solo per ribadire come i soldi dati alla ricerca rappresentino sempre un investimento. Purtroppo, il tasso di interesse o i tempi per poter maturare questo tasso non sono sempre scritti o sicuri anzi, lasciatemi dire, possono maturare in settori completamente diversi.

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