La decarbonizzazione della nostra società è stata una chiara necessità per molti anni.
I combustibili fossili sono la principale fonte di gas serra prodotta dall'uomo (GHG) e sono anche pieni di problemi di disponibilità delle risorse (con forti aspetti geopolitici) e impatto ambientale.
Le oltre 8 miliardi di persone ora sul nostro pianeta hanno bisogno di una soluzione globale ai loro bisogni energetici che conserva e protegga il nostro ecosistema e consenta un livello dignitoso di vita per tutti. Questa è una sfida enorme che non è stata soddisfatta con la determinazione e l'urgenza che merita.
L'energia di fusione nucleare (che alimenta il sole e le stelle) offrire un'opzione promettente, sicura e a lungo termine per energia sostenibile e pulita?
Le migliaia di scienziati e ingegneri internazionali che collaborano sul progetto ("il modo" in latina) quindi così. Stanno lavorando per dimostrare la vitalità della produzione di fusioni su larga scala in condizioni del mondo reale, come una praticabile alternativa ai combustibili fossili.
Abbiamo parlato con gabriella saibene fusione per energia , che è responsabile del contributo europeo a iter, per scoprire di più.
In che modo l'energia di fusione può aiutare a combattere i cambiamenti climatici?
La disponibilità di elettricità pulita è la base di una società senza carbonio, sia per uso diretto che per produrre idrogeno per il trasporto, lo stoccaggio di energia e altro ancora. Non esiste un proiettile d'argento per raggiungere il cambiamento radicale richiesto per affrontare questa sfida e dovrebbero essere utilizzati tutti gli strumenti utili nelle nostre mani.
Fusion Energy è uno strumento potente che ha il potenziale per contribuire in modo sostanziale al raggiungimento dei nostri obiettivi di quantità e qualità della produzione di energia futura del mondo.
L'energia di fusione detiene il potenziale per produrre elettricità abbondante e affidabile di base senza emissioni di gas serra e senza la produzione di rifiuti pericolosi a lungo termine.
Anche il carburante di un reattore di energia di fusione, del deuterio e del trizio (entrambe le forme di idrogeno), sono o in abbondanza in natura (deuterio) o possono essere prodotti dal neutrone prodotto dalle stesse reazioni di fusione (trizio).
ITER rappresenta il prossimo passo nello sviluppo dell'energia di fusione, volto a dimostrare il potenziale della produzione di energia di fusione netta come base per la costruzione di un reattore di fusione unico nel suo genere collegato alla rete.
Cosa rende l'energia di fusione un'alternativa attraente o un complemento alle attuali alternative di combustibili fossili?
La soluzione alla crisi climatica richiede un approccio diversificato e aperto alle tecnologie di produzione di energia, sia quelle che sono già disponibili che quelle in fase di sviluppo.
La piena sostituzione dei combustibili fossili (sia per la produzione di energia diretta che per il trasporto) trarrà beneficio dal contributo di energia solare, eolica, geotermica e nucleare. Ogni tecnologia dovrebbe essere utilizzata nel modo più appropriato per creare un sistema di produzione di energia per rispondere alle esigenze della società nei secoli a venire.
L'energia di fusione è più adatta a fornire elettricità a base di base solida e abbondante, non legata al tempo e ad altri vincoli climatici o geografici o alla disponibilità di terreni idonei. C'è una naturale abbondanza di deuterio, che si trova nell'acqua di mare. Il trizio è anche prodotto come sottoprodotto della stessa reazione di fusione. Quindi, mentre la fusione non è normalmente considerata un'energia "rinnovabile" allo stesso modo del vento e del solare, la disponibilità prevista di combustibile di fusione non sarà mai un problema che limita l'utilità della fusione a lungo termine.
L'energia di fusione è spesso descritta come più sicura e con rifiuti minimi rispetto all'attuale fissione nucleare. Cosa diresti alle persone che hanno ancora preoccupazioni sull'energia nucleare?
Questa discussione è complessa, poiché la valutazione dei rischi e dei benefici della fissione nucleare è spesso colorata da fatti non del tutto oggettivi.
La fisica e la tecnologia della fissione nucleare e della fusione nucleare sono molto diverse. Una caratteristica essenziale della fusione è che il nucleo del reattore è un plasma di deuterio a caldo-tretivo (chiamato plasma in fiamme), dove i nuclei si fondono. Il risultato è un nucleo elio carico e un neutrone molto energico.
Il punto chiave è che la fisica della fusione è tale che le reazioni di fusione non possono essere critiche. Cioè, raggiungi uno stato in cui le reazioni di fusione crescono fuori controllo, producendo una quantità incontrollata di energia. Questo lo rende molto più sicuro dei reattori a fissione.
Incidenti in una pianta di fusione che potrebbe potenzialmente compromettere la struttura del reattore e, pertanto, la sicurezza pubblica non è possibile.
L'interazione dei neutroni di fusione con i componenti metallici del recipiente del reattore causerà l'attivazione di alcuni degli elementi in acciaio. Sono state condotte ricerche per sviluppare acciai speciali da utilizzare per la costruzione di reattori di fusione, chiamati acciai a bassa attivazione. In questo modo, sia la quantità che il livello/tipo di radioattività sono tale che non è richiesta l'archiviazione a lungo termine. Infine, il contenimento del trizio (radioattivo, con una breve emivita di soli 12,3 anni) è normalmente garantito dall'edificio speciale in cui si trova il reattore.
Quali sono le principali sfide tecniche e ingegneristiche che devono essere superate prima che la fusione possa diventare una fonte di energia commercialmente praticabile?
La comunità scientifica e tecnica di Fusion è molto fiduciosa che ITER dimostrerà che l'energia netta può essere prodotta, con un guadagno elevato.
Le sfide sono nello sviluppo di materiali e componenti che possono sopravvivere agli effetti della combustione di plasmi, in particolare i carichi di neutroni, per periodi prolungati. Ciò è essenziale per raggiungere la redditività economica dell'energia di fusione, con il reattore che opera al continuum per lunghi periodi di tempo.
Un'altra sfida è sviluppare e ridimensionare i sistemi necessari per la produzione di Tritium, poiché ciò non è naturalmente disponibile e la sua produzione al di fuori della fusione è molto limitata.
Quali misure politiche, investimenti, ecc. Sono necessari per passare da progetti sperimentali come la generazione di energia di fusione ITER a su larga scala?
L'approccio sequenziale nello sviluppo dell'energia di fusione deve essere modificato.
Una progressione lineare dagli esperimenti di oggi, a iter, a un reattore dimostrativo e quindi è probabile che la produzione su larga scala non risponda alle esigenze urgenti del mondo in cui viviamo oggi.
Ciò che è necessario ora è progettare e costruire su strutture a tempo veloci e dispositivi sperimentali specifici per affrontare - in parallelo alla costruzione e al funzionamento di ITER - i problemi (alcuni dei quali ho evidenziato sopra) che già sappiamo hanno bisogno di ulteriori R&S. Ciò richiede un rinnovato sostegno finanziario e politico da parte dei sostenitori tradizionali (governi e ricerche finanziate europee), nonché la creazione di nuove partenariati privati pubblici. Ciò estenderebbe le conoscenze e le risorse disponibili per la fusione. Dobbiamo anche coinvolgere sempre più attori del settore nello sviluppo e nella produzione di componenti e processi specializzati ad alta tecnologia necessari per ottenere un reattore commercialmente valido.
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