La camera dove verrà effettuato l'esperimento per la fusione usando laser, presso la National Ignition Facility. Credit: NIF

L’energia nucleare che attualmente viene usata, e che si trova al centro di moltissimi dibattiti riguardo alla sicurezza, alla luce di quello che è successo in Giappone, proviene da un processo chiamato fissione nucleare. In pratica il nucleo dell’atomo viene diviso in nuclei più leggeri. Questo ovviamente genera molta energia, ma anche molta radiazione e scorie, oltre ad essere un processo molto a rischio nel caso si perda il controllo della centrale. Ma gli scienziati stanno cercando da decenni di ottenere un reattore che usi il principio inverso: la fusione nucleare. In questo processo i nuclei atomici vengono fusi insieme per formare un elemento più pesante. Paragonata all’energia per fissione, ha moltissimi vantaggi tra cui la produzione di tantissima radiazione in meno, mentre produce molta più energia. Inoltre, in caso di problemi, senza l’energia esterna che serve per spingere insieme i nuclei più piccoli, la reazione di fusione si ferma all’istante. Si tratta in pratica della stessa fonte di energia che usa il Sole per…beh per essere una stella! Fino ad oggi tuttavia, gli scienziati non sono mai riusciti a produrre una reazione stabile di fusione nucleare che possa essere usata commercialmente in una centrale.

Adesso tuttavia, due nuovi studi pubblicati dal Physical Review Letters, da scienziati della National Ignition Facility(NIF), che ha iniziato i lavori solo da un anno, presso la Lawrence Livermore National Laboratory, hanno prodotto alcuni risultati molto promettenti.

Gli scienziati stanno sviluppando una reazione chiamata “Inertial Confinement Fusion” (ICF), ed è un tipo di fusione in cui dei laser ad altissima energia riscaldano e comprimono un frammento d’oro grande poco più di 1 cm, chiamato “hohlarum” che contiene gli isotopi di idrogeno necessari alla fusione. L’obbiettivo degli scienziati dell’ICF è quello di arrivare ad una ignizione, dove la reazione di fusione genera abbastanza calore da auto-sostenersi. Gli scienziati sperano che le reazioni di fusione all’interno dei pellette d’oro genereranno da 10 a 20 volte più energia di quando serve per mantenere a piena potenza i laser che iniziano la reazione stessa.

Nei loro recenti esperimenti, gli scienziati del NIF hanno raggiunto due dei più importanti requisiti per l’ignizione: temperature estremamente alte(simili e più alte di quella del Sole), e una compressione uniforme cosi che gli obiettivi non perdano la loro forma. Nell’attuale serie di esperimenti, gli scienziati stanno usando sfere di plastica grandi 2 millimetri come target al posto dei hohlarum, perché sono più facili da analizzare.

L’esperimento prevede la concentrazione di ben 192 raggi laser sulle sfere di plastica, che contengono in entrambi i casi elio. I laser generano enormi quantità di energia termica che a sua volta viene convertita con successo in raggi X(con un efficienza del 90%) e produce temperature che arrivano a 3.6 milioni di gradi Celsius. A queste temperature i diametri delle due sfere grandi 2 millimetri diminuiscono fino ad un decimo di millimetro.

Se da una parte queste condizioni sembrano promettenti, la vera ignizione prevederà l’uso di alcuni componenti diversi. Invece dell’elio, i pellette di combustibile conterranno berillio, che poi conterrà al suo interno gli isotopi di idrogeno necessari alla fusione: il deuterio ed il trizio. I raggi X generati dai laser faranno si che il berillio esploda, producendo un’implosione di reazione che manderà delle tremende onde d’urto all’interno degli isotopi di idrogeno. Queste onde d’urto aumentano ulteriormente la temperatura dei nuclei di deuterio e trizio fino a quando possono sorpassare la loro forza di repulsione e fondersi.

Gli attuali esperimenti hanno simulato le condizioni per questo tipo di reazioni in una maniera più realistica che mai. Tuttavia, i ricercatori hanno in mente di fare un passettino alla volta per arrivare con più sicurezza all’ignizione finale. Attualmente stanno testando l’uso di diverse sfere contenenti quantità diverse di deuterio e trizio, per investigare meglio la possibilità che accada un’implosione asimmetrica.

Edward Moses, direttore associato dell’NIF, spera che la struttura possa dimostrare una vera ignizione nella primavera o l’estate del 2012. Comunque, avverte che vari imprevisti tecnici o scientifici potrebbero spostare questa data. Per esempio lo scorso Gennaio, Moses e gli altri del NIF speravano di dimostrare un processo di ignizione già verso la fine del 2010.

David Hammer invece, fisico della Cornell University a New York, spiega che gli ultimi risultati sono molto incoraggianti. Tuttavia avverte che lo studio è stato fatto senza capire affondo l’interazione che ha luogo tra i raggi laser ed il plasma presente all’interno dei hohlarum, e che queste reazioni potrebbero rovinare la precisa simmetria che sta alla base dell’implosione necessaria all’ignizione.

http://physicsworld.com/cws/article/news/45374

http://prl.aps.org/abstract/PRL/v106/i8/e085003

http://prl.aps.org/abstract/PRL/v106/i8/e085004

Fonte: http://link2universe.wordpress.com/2011 ... #more-3624