Interno del "Alcator C-Mod" durante un test che mostra il plasma caldissimo, a ben 55 milioni °C . Credit: Plasma Science and Fusione Center

Il grande sogno di avere un reattore a fusione nucleare ha fatto un piccolo passo avanti con i nuovi esperimenti portati avanti dal MIT, usando il reattore sperimentale Alcator C-Mod, il più grande e avanzato strumento per la fusione creato da un università,nel mondo.
I nuovi esperimenti hanno rivelato una serie di parametri operazionali per il reattore, una specie di “modo” di operare, che potrebbe fornire una valida soluzione per rimediare ad un problema che la fusione si porta dietro da sempre: Come tenere il calore confinato all’interno del plasma riscaldato dentro il reattore, permettendo nello stesso tempo alle particelle contaminanti di uscire per non interferire con la reazione di fusione.

La maggior parte dei reattori a fusione sperimentali del mondo, come quello al Plasma Science and Fusione Center, del MIT, sono un tipo chiamato : “tokamaks”,in cui potentissimi campi magnetici vengono usati per intrappolare del plasma caldissimo dentro una camera a forma di ciambella. Tipicamente,in base a come vengono imposte la forza e forma del campo magnetico, sia il calore che le particelle possono costantemente fuoriuscire dal plasma(in un impostazione chiamata L-mode, per un basso-confinamento) o possono essere tenuti in un posto più stretto e chiuso(chiamato H-mode, per high-confinement, cioè ad alto-confinamento).


Schema dell'interno del Alcator C-Mod. Credit: Plasma Science and Fusion Center

Adesso,dopo quasi 30 anni di test usando la serie Alcator di reattori(che si sono evoluti molto nei anni), i ricercatori dell’MIT hanno scoperto un altro modo per operare, che hanno chiamato i-mode(improved mode), in cui il calore rimane altamente confinato, ma le particelle, tra cui anche i contaminanti, possono fuoriuscire.
Questo dovrebbe proibire che le particelle contaminanti, “avvelenino” la reazione di fusione.
“Tutto questo è davvero molto eccitante,” ha detto Dennis Whyte, professore di Scienze nucleari e ingegneria, e co-autore di alcune delle più recenti ricerche che descrivono più di 100 esperimenti che stanno mettendo alla prova questo nuovo modo di operare. Whyte ha presentato i suoi risultati a Ottobre, alla “International Atomic Energy Agency International Fusion Conference” in Sud Corea. “E’ davvero distinto da altri modi precedenti di operare.” ha concluso lo scienziato.

Mentre in precedenti esperimenti con i tokamaks, il grado di confinamento del calore e delle particelle è sempre cambiato in unisono,”abbiamo almeno dimostrato che non devono andare per forza insieme.” ha spiegato Amanda Hubbard, ricercatrice principale al MIT, presso il “Plasma Science and Fusione Center, e co-autrice delle nuove ricerche.
Hubbard ha presentato i suoi ultimi lavori a riguardo a Novembre durante un meeting della Division of Plasma Physics della American Physical Society, e ha detto che la cosa ha “attirato moltissima attenzione” ma che bisogna ancora capire esattamente perché questo nuovo sistema funziona cosi bene.

Il carburante usato nei reattori tokamaks, che comprende gli isotopi di idrogeno: deuterio e tritio, viene riscaldato a più di 100 milioni di gradi Celsius(anche se nei attuali reattori come l’Alcator C-Mod,il tritio non viene usato, e le temperature sono leggermente più basse). Questo plasma caldissimo viene intrappolato in una ciambella magnetica che fa si che non tocchi e quindi che non sciolga le pareti della camera. Nonostante questo, la sua prossimità alle pareti e l’occasionale perdita di plasma caldo fa si che alcune particelle delle pareti stesse contaminino il plasma all’interno. L’altro tipo di contaminazione possibile è un prodotto della fusione stessa: gli atomi di elio, creati dalla fusione degli atomi di idrogeno, ma che non sono in grado di fondere di nuovo nelle stesse condizioni.
Quando un reattore a fusione opera, le impurità si accumulano.Whyte spiega che ci sono stati diverse osservazioni sperimentali e proposte teoriche per la rimozione di queste impurità . Adesso, spiega, “sembra che siamo riusciti a trovare il modo in cui farlo, in maniera completamente innovativa, cosi che non siano più un problema.”

Una delle chiavi per questa nuova scoperta è stata la configurazione dei campi magnetici all’interno del reattore tokamak in un modo che è essenzialmente sotto-sopra rispetto al modo H, ha spiegato Hubbard.

Le scoperte potrebbero essere davvero significative nel permettere il prossimo passo avanti verso il ricavo di energia dalla fusione, dove le reazioni di fusione e la potenza vengono sostenute autonomamente, auto-riscaldandosi, senza richiedere un enorme quantità di energia esterna per provocare la fusione. I ricercatori si aspettano di arrivare a quel punto, chiamato “fusion burn”, in una nuova collaborazione internazionale intorno al reattore chiamato ITER, attualmente in costruzione in Francia. Le scoperte del MIT, “saranno quasi certamente applicate” al design del reattore ITER, ha spiegato Whyte.


Interno del prototipo che viene costruito in Francia,Credit: ITER

Patrick Diamond, professore di fisica del plasma all’Università della California in San Diego, ha spiegato che “Le scoperte sono potenzialmente di enorme importanza”, perché potrebbero risolvere un problema chiave del design dei reattori della prossima generazione: l’avvento di esplosioni di calore impreviste dal margine del plasma confinato, che possono “friggere” parte dei componenti interni del tokamak,”perché permette un ripido aumento nelle temperature, che è quello che si vuole, ma non permette un equivalente aumento nella densità, che non è proprio il massimo” ha risposto.

Diamond ha aggiunto che i fisici teorici avranno pane per i loro denti ora, cercando di spiegare come mai questo modo funziona. “Perché il calore e il trasporto delle particelle si comportano in maniera differente? Questa è davvero una domanda fondamentale, dato che la maggior parte dei teorici predirebbero una relazione molto forte tra questi due fattori,” ha spiegato. “E’ davvero una grande sfida per noi fisici teorici, ed è importante tanto a livello teorico quanto a livello pratico.”

Rich Hawryluk,ricercatore al Princeton Plasma Physics Laboratory, ha spiegato che questo è un enorme passo avanti che genererà grande interesse internazionale e che altri gruppi stanno adesso pianificando loro esperimenti a riguardo. Un’aria della ricerca riguarderà la possibilità di operare in maniera affidabile in modalità I senza andare in modalità H. Ma per fare questo, le condizioni ed i requisiti necessari per rimanere in modo I devono essere molto meglio capite.”

Hubbard ha spiegato che una delle differenze chiave che hanno reso possibile la scoperta di questo fenomeno al Alcator C-Mod del MIT fu il poter usare un reattore piccolo, anche se abbastanza grande da produrre risultati rilevanti per futuri reattori come l’ITER. Un dispositivo di queste dimensioni offre una flessibilità maggiore a livello di operazioni e può essere più facilmente seguito. “Mentre i grandi reattori pianificano le loro attività e test fino a 2 anni prima, con un reattore piccolo abbiamo la possibilità di cercare nuove cose appena vengono scoperte. Questa capacità di esplorare liberamente è stata importantissima.” ha concluso la scienziata.

http://web.mit.edu/newsoffice/2010/fusi ... -1202.html

Fonte: http://link2universe.wordpress.com/2010 ... taminanti/

premetto che di fusione nucleare non so un tubo. Una domanda da profano: cosa succede se il plasma si contamina?
E che succederebbe se il campo magnetico non riuscisse a contenere la reazione?

Sembra siamo ad un punto di svolta...forse il primo reattore a fusione per la produzione di energia elettrica si riuscirà a dcostruirlo entro la fine del secolo...

LA fine del secolo.....si,ma di quale millennio?
Perchè,da quanto ho capito,dovrebbe essere entro la fine del 3100 D.C. Peccato,io da sempre seguo la fusione fredda,i simil-tokamak li ritengo ancora sperimentali e
pericolosi.


Per Cagliari79,
se il plasma si contamina,non ''risuona'' più alle frequenze volute,che in questo caso riguardano specificatamente quella del deuterio.Il plasma infatti deve oscillare ad una ben precisa frequenza,senza elementi di diverso numero atomico,che rendono instabile il confinamento operato dai magneti circostanti.
Immagina che succede se mentre suoni la tromba qualcuno ti ci infila dentro torsoli di mela e gusci di noce....l'emissione sonora viene alterata.Ecco,forse così è più chiaro

Quando i magneti non riescono più a tenere in fase e confinare il nucleo....si avrà il problema relativo al guscio esterno.La reazione si sposta in una parte qualsiasi del guscio,e ,data l'alta temperatura( quant'era?Boh... inferiore a 100 milioni di gradi,cmq.) lo fora ad una velocità pazzesca.Bum!

anche troppo