Cos'è la fusione nucleare?

Alla fine del XIX secolo, le misurazioni spettroscopiche della luce solare avevano rivelato che il Sole contiene una grande quantità di idrogeno e una piccola quantità di elio. Gli scienziati ne erano pienamente consapevoli nei primi decenni del 20 ° secolo, ma con la relatività solo recentemente introdotta e la fisica quantistica ancora ai suoi primi sviluppi, non c'era alcuna possibilità di applicare questa osservazione al problema di come le stelle producevano energia. Questo era un mistero completo fino ai primi anni '20, quando il fisico britannico Francis Aston scoprì che la massa combinata di quattro atomi di idrogeno era leggermente maggiore della massa di un singolo atomo di elio. La teoria di Einstein predisse che questa differenza di massa sarebbe stata convertita in energia, e quindi Aston ipotizzò che le stelle producessero energia fondendo atomi di idrogeno in elio. Questa ipotesi è stata convalidata nei prossimi 20 anni e la teoria della fusione stellare è ora considerata come uno dei trionfi della fisica moderna.

Si è anche rapidamente capito che le reazioni di fusione potevano produrre enormi quantità di energia utile. Non solo, ma il combustibile (idrogeno) di cui avrebbe bisogno è così abbondante sulla Terra da essere effettivamente illimitato, e l'unico prodotto di scarto è l'elio, che non è tossico e non contribuisce al riscaldamento globale.

Questo articolo discuterà cos'è la fusione nucleare e quali sono le sue implicazioni come fonte di energia.

Conversione di massa-energia

A differenza della chimica, la massa non è conservata in una reazione nucleare. Si troverà sempre che la massa dei prodotti della reazione è diversa dalla massa dei reagenti. Questa differenza di massa è chiamata difetto di massa, che scriviamo come ∆m. La massa sembra svanire perché il difetto di massa viene trasformato in energia dall'equazione di Einstein. L'energia ottenuta dalla reazione è E = ∆mc². Per ottenere energia utile, abbiamo bisogno di essere positivi. In una reazione di fusione, ciò significa che vogliamo che la massa del prodotto sia leggermente inferiore alla massa dei reagenti, come un atomo di elio che sia leggermente più leggero di quattro atomi di idrogeno. In fissione, significa che vogliamo che la massa dei prodotti sia inferiore alla massa del reagente, come un atomo di uranio che è leggermente più massiccio della massa combinata dei neutroni e degli atomi di kripton e bario prodotti dalla reazione. Richiederebbe più energia per eseguire le reazioni in direzioni opposte di quanto sarebbe rilasciato: in linea di principio è possibile dividere un atomo di elio in idrogeno, ma questo processo consumerebbe più energia di quella che verrebbe rilasciata.

Energia di legame

Anche se il numero di nucleoni rimane lo stesso nella reazione, perché un atomo di elio è più leggero di quattro atomi di idrogeno e perché un atomo di uranio è più pesante della massa combinata di un krypton e un atomo di bario? Dov'è esattamente la massa extra? Per iniziare a rispondere a questa domanda, scriviamo l'equazione di risparmio energetico per la reazione. Sia l'Ep l'energia di massa di un protone (che è quasi esattamente uguale all'energia di massa di un atomo di idrogeno, stiamo trascurando l'elettrone poiché la sua massa è ~ 1 / 2.000 quella del protone), En l'energia di massa di un neutrone, E-He l'energia di massa di un atomo di elio, e ∆E l'energia liberata dalla reazione. L'equazione dell'energia è:

Questo ci dice che ci sono due termini per l'energia totale immagazzinata nel nucleo di un atomo di elio. Il primo è l'energia di massa dei suoi quattro nucleoni (due protoni e due neutroni, stiamo trattando le loro energie di massa come approssimativamente uguali poiché l'energia di massa di un protone è circa 999/1000 quella di un neutrone) e il secondo è un termine negativo con un valore assoluto di ∆E. Questa energia negativa è chiamata energia vincolante. Corrisponde all'energia potenziale totale dell'interazione in cui la forte forza nucleare tiene insieme tutti i nucleoni meno l'energia potenziale elettrica della repulsiva forza di Coulomb tra particelle cariche. L'energia di legame è negativa perché una particella dovrebbe funzionare (perdere energia cinetica) per sfuggire al nucleo. L'energia di legame per nucleo è una proprietà caratteristica degli atomi di un dato elemento, e questa energia è rappresentata nel seguente diagramma:

Nota: indica il valore assoluto dell'energia vincolante. Fonte: Wikimedia Commons

Una regola importante è che se i nuclei del prodotto di una reazione hanno un'energia di legame inferiore (maggiore in valore assoluto e quindi più alta sul grafico, ma inferiore nel senso di essere più negativa) rispetto ai reagenti, allora l'energia verrà rilasciata. Per capire perché questo è il caso, immagina uno stato intermedio dopo la reazione (fusione o fissione) in cui un nucleo del prodotto esiste per un singolo istante come uno stato non legato costituito da un miscuglio di protoni e neutroni non interagenti. Per diventare un nucleo, la pila di nucleoni deve essere legata interagendo tramite la forza nucleare forte. L'energia di questa interazione è l'energia di legame, che è negativa, quindi l'energia totale del sistema costituito dal mucchio di nucleoni si abbassa quando si trasforma in un nucleo proprio. Ma l'energia deve essere conservata, quindi affinché il sistema riduca la sua energia interna, deve aver espulso un po 'di energia nei suoi dintorni.

Puoi anche vedere sul grafico che gli elementi più pesanti dell'energia di rilascio del ferro quando sono divisi e gli elementi più leggeri dell'energia di rilascio del ferro quando sono fusi. Il ferro è l'elemento più stabile e non vi è alcuna reazione che può dividere o fondere il ferro rilasciando allo stesso tempo energia.

Come causare la fusione

Abbiamo stabilito cosa succede durante la fusione nucleare, ma dobbiamo anche sapere come far fondere due nuclei atomici.

I nuclei atomici, costituiti come da neutroni non caricati e protoni caricati positivamente, sono tutti caricati positivamente e quindi si respingono. Tuttavia, quando la separazione tra due nuclei è paragonabile al diametro nucleare, una nuova forza chiamata forza nucleare forte diventa attiva. A differenza della forza elettrostatica, che ha un raggio infinito, la forza nucleare forte ha un raggio finito e quindi non si verificheranno interazioni nucleari forti tra nuclei separati da una distanza maggiore di quel raggio. Tuttavia, a differenza della forza elettrostatica, la forza forte è attraente e tiene insieme protoni e neutroni contro la forza repulsiva elettrica. Due nuclei si fonderanno se riusciamo ad avvicinarli abbastanza da consentire alla forte forza nucleare di sopraffare la forza elettrostatica.

Invece di pensare alle forze qui, il quadro sarà più chiaro se pensiamo in termini di energia potenziale e, per un primo passaggio, adottiamo un approccio classico ingenuo che ignora la meccanica quantistica. Una particella di carica q caricata positivamente, come il nucleo di un atomo di idrogeno (un protone), produce un campo potenziale elettrico dato da:

Unità di joule / Coulomb

Dove ε0 è una costante fisica chiamata permittività dello spazio libero. Ciò che questo potenziale campo ci dice è che se due cariche Q e q sono separate da una distanza r, l'energia potenziale associata alla loro reciproca interazione è:

Puoi vedere che questa energia diventa maggiore man mano che la distanza r diminuisce. Pertanto, al fine di ravvicinare le due cariche, dobbiamo eseguire lavori sul sistema delle due cariche. Immagina di provare a forzare insieme i poli nord di due magneti a barra. È possibile, ma richiede alcuni sforzi. La quantità di lavoro che dobbiamo fare per indurre la fusione di due protoni è quindi la quantità di lavoro che dobbiamo fare per portare due cariche di carica q = Q = ~ 1.6 × 10 ^ –19 Pendagli alla distanza alla quale la forza forte domina, r = 1,7 femtometri (1fm = 10 ^ -15 metri). Pertanto U = 1,35 × 10 ^ -13 Joule, o circa 843 keV (1 keV = 1000 elettronvolt).

Per comprendere il ragionamento qui in un modo più tangibile, immagina di provare a calciare una palla di massa m in modo che rotoli fino alla cima di una collina di altezza h. Vicino alla superficie della Terra, l'energia potenziale di un peso ad altezza h è U = mgh (La natura delle funzioni potenziali ci consente di affermare arbitrariamente che il potenziale è zero sul fondo della collina indipendentemente dall'altitudine sul livello del mare) . Se assumiamo che la forma della collina sia data da una funzione y (x), allora possiamo immaginare la collina come una potenziale barriera spaziale U (x) = mgy (x) che la palla deve avere un'energia cinetica maggiore di mgh in per attraversare, altrimenti è bloccato. La forma della collina è arbitraria fintanto che ignoriamo la resistenza dell'aria e l'attrito.

Questo diagramma ci dice il comportamento della palla per tre diverse condizioni sulla sua energia cinetica. Se l'energia cinetica della palla è inferiore a mgh, la palla raggiunge un'altezza inferiore a h e quindi rotola indietro. Se l'energia cinetica è esattamente uguale a mgh, la palla rotola fino alla cima della collina e rimane lì. Se l'energia cinetica è maggiore di mgh, la palla rotola in cima alla collina e poi rotola giù dall'altra parte. Diamo un'occhiata a un diagramma che illustra la situazione di due protoni mentre si avvicinano.

Nota: l'asse verticale non è in scala.

Questo diagramma mostra l'energia totale dell'interazione dei due protoni. Se l'energia potenziale è positiva, allora i protoni devono fare il lavoro per ridurre la loro separazione e quindi l'interazione tenderà a far respingere i protoni. Se l'energia potenziale è negativa, i protoni dovrebbero lavorare per aumentare la loro separazione e quindi l'interazione tenderà ad essere attraente.

Nella sezione della curva contrassegnata da A, è attiva solo l'interazione elettrostatica e il potenziale è positivo. A una distanza di circa 1,7 fm, etichettata dal punto B, la forte interazione "si accende" e sovrasta immediatamente l'interazione elettrostatica. L'energia nel punto B è indicata come altezza della barriera e, se il protone inizia a destra della barriera e ha energia inferiore all'altezza della barriera, allora ci riferiamo alla regione alla sinistra della barriera come alla classica regione proibita. A distanze inferiori a circa 0,7 fm, notate dal punto C, l'interazione forte passa da positiva a repulsiva, quindi una particella sulla sezione della curva etichettata da D verrà respinta a C.

La sezione della curva potenziale in cui domina l'interazione elettrostatica, V (x) per x> 1,7 fm, è chiamata barriera elettrostatica o Coulomb. Abbiamo discusso in precedenza che l'energia della barriera di Coulomb è ~ 843 keV. Nel quadro classico, se il protone in arrivo ha energia cinetica inferiore a questa quantità, allora non è in grado di attraversare la barriera di Coulomb, analoga alla situazione in cui una palla deve essere calciata con una quantità sufficiente di energia cinetica per farcela la collina.

Quindi, come possiamo dare al protone abbastanza energia cinetica? Il modo più semplice ed efficiente è renderlo molto "caldo". Naturalmente, la temperatura non è definita per singoli atomi, ma possiamo definire la temperatura per un grande campione di atomi di idrogeno, chiamarlo T. L'energia cinetica media per un campione di gas monatomico alla temperatura T è ⟨K⟩ = (3 / 2) kT dove k è la costante di Boltzmann. Scopriamo che la temperatura richiesta è assurdamente alta: 6,5 miliardi di Kelvin. Non solo questo ordine di grandezza è al di sopra di qualsiasi cosa possa ragionevolmente essere raggiunta sulla Terra, ma il nucleo del Sole ha una temperatura stimata di "solo" 15 milioni di Kelvin, che è circa lo 0,23% della temperatura che abbiamo ottenuto attraverso il nostro approccio ingenuo. Quindi, come è possibile che si verifichi la fusione stellare e come potremmo mai sperare di fare fusione qui sulla Terra?

Penetrazione della barriera

La risposta è nel fenomeno della penetrazione della barriera, noto anche come tunnel quantistico. Sappiamo tutti che la posizione non è ben definita per le particelle su scale di distanza atomiche e subatomiche. Se prendiamo una misura della posizione del protone in arrivo e scopriamo che è alla destra della barriera di Coulomb, con energia inferiore all'altezza della barriera, allora c'è una probabilità diversa da zero di una seconda misura che trova il protone nel classico vietato regione per qualsiasi valore finito dell'altezza della barriera. Il calcolo, che utilizza l'approssimazione del WKB, è troppo avanzato e coinvolto per il livello di questo articolo, ma alla fine possiamo trovare che l'equazione che dà la probabilità è:

Nel caso della fusione stellare di due protoni, troviamo che, supponendo che il protone su x = 0 non si muova molto durante il processo di collisione, con il protone in entrata che ha energia media fornita ⟨K⟩ = (3/2) kT in modo che E = 1935 eV, la probabilità di penetrazione della barriera è di circa 1,2 × 10 ^ -17. Questo può sembrare un numero estremamente piccolo, ma tieni presente che abbiamo a che fare con quantità macroscopiche di atomi di idrogeno. Se un grammo di atomi di idrogeno è incidente su un grammo di atomi stazionari, ci si potrebbe aspettare che 7,2 milioni di eventi di fusione si verifichino.

Nel caso specifico della fusione stellare, dovremmo notare che la fusione di due protoni è solo il primo passo in quello che viene chiamato il ciclo protone-protone. I due nuclei di idrogeno si fondono e diventano uno stato limite estremamente instabile chiamato diprotone, che decadrà con un'emivita stimata in ~ 10 ^ -22 secondi. Per diventare un nucleo di deuterio stabile (che verrà poi fuso in Elio-3, e infine in Elio-4), uno dei protoni deve decadere in un neutrone emettendo un positrone e un neutrino elettronico. Questo processo è ancora più improbabile, ma le stelle sono comunque in grado di produrre abbastanza energia perché ci sono così tanti atomi di idrogeno presenti. Questa situazione è particolare nel caso della fusione stellare e inoltre richiederebbe una lunga digressione nelle interazioni nucleari, quindi in questo articolo non ci dedicheremo molto più tempo.

Indipendentemente dal processo di fusione che stiamo cercando di indurre, che si tratti di due atomi di idrogeno regolari o di due atomi di deuterio, di deuterio e di trizio, o qualsiasi altra cosa, questo è l'approccio di base: un gas di atomi viene riscaldato fino al punto in cui l'energia cinetica del loro movimento termico casuale è abbastanza grande da dare loro un cambiamento sufficientemente elevato di tunnel, e quindi di fusione, quando si scontrano. Nella fusione stellare, il calore per innescare prima la reazione viene prodotto per attrito e pressione quando tutti gli atomi di gas collassano verso l'interno mentre si forma la stella, e da lì il calore richiesto viene prodotto dalla reazione a catena. Nella fusione artificiale, dobbiamo essere un po 'più creativi. Ci sono tre tecniche principali attualmente in fase di ricerca. Il primo si chiama iniezione del fascio neutro e questo processo produce il calore sparando particelle di energia estremamente elevata nel plasma. Il secondo utilizza campi magnetici a oscillazione rapida per pompare energia nel plasma. Il terzo è il riscaldamento ohmico, che sfrutta la tendenza di un conduttore (come un plasma) a riscaldarsi quando viene attraversata da una corrente elevata. Un grave problema eccezionale è capire come impostare la reazione in modo che le reazioni di fusione stesse contribuiscano a mantenere il plasma alle temperature necessarie. Il riscaldamento efficiente rimane una delle preoccupazioni centrali della ricerca sulla fusione, soprattutto perché la fusione artificiale, che richiede una velocità di reazione più rapida rispetto alla fusione stellare, richiede temperature superiori a 100 milioni di Kelvin.

Tipi di reattori

Finora, questo articolo è stato piuttosto astratto e alcuni potrebbero trovarlo un po 'noioso. Ma ora siamo in grado di iniziare a renderlo più concreto parlando di alcuni dei diversi tipi di reattori a fusione che vengono studiati oggi, che si spera siano più interessanti. Si noti che, diversamente dalla fusione stellare, quasi tutti i reattori artificiali producono elio fondendo deuterio e trizio, sia nel ciclo D-D (due atomi di deuterio per produrre un elio) sia nel ciclo D-T (un atomo di deuterio e un trizio per produrre su elio).

The Tokamak

Il reattore Tokamak è probabilmente la tecnologia più immediatamente riconoscibile in questa sezione. Il nome è russo ed è l'acronimo delle parole russe per "camera toroidale con bobine magnetiche", o in alternativa "camera toroidale con campo magnetico assiale". Sviluppato nell'ex Unione Sovietica degli anni '50, il Tokamak è lo stile di reattore a fusione più accuratamente studiato e sviluppato e rimane un candidato leader per la produzione di energia da fusione su larga scala.

Un reattore Tokamak ha una camera toroidale (a forma di ciambella). I campi magnetici sono prodotti dalle bobine verdi nella figura e da una corrente elettrica condotta dal plasma stesso. Il campo magnetico risultante è elicoidale e indicato dalle frecce viola scuro nella figura. È quindi classificato come un reattore a confinamento magnetico, ovvero utilizza campi magnetici per riscaldare e contenere il plasma.

Diagramma schematico di un Tokamak e dei suoi campi magnetici. Fonte: CCFE

Questi sono il tipo più comune di reattore sperimentale, con circa tre dozzine circa attualmente attive nel mondo. Quando l'ITER Tokamak in Francia sarà terminato nel 2025, sarà il più grande Tokamak al mondo.

Plasma all'interno del reattore MAST nel Regno Unito. Fonte: ITER.

The Stellerator

Il modello Stellerator è un altro dispositivo di confinamento magnetico che segue lo stesso principio operativo di base del Tokamak, ma con una differenza fondamentale. Per contenere il plasma, il Tokamak produce un campo elicoidale. Ciò richiede che una grande corrente passi attraverso il plasma stesso. Questo fa sì che il plasma diventi meno stabile, aumentando le possibilità che il confinamento magnetico fallisca, arrestando la reazione e potenzialmente danneggiando il reattore. Lo Stellerator evita ciò torcendo il plasma e il reattore stesso anziché creare un campo magnetico torcente.

Schema del plasma (giallo) e una linea del campo magnetico (verde) nel previsto reattore 7-X di Wendelstein. Fonte: Wikimedia Commons

Questo problema di base con i Tokamak è stato notato da Enrico Fermi e dai suoi colleghi poco dopo la proposta del progetto Tokamak. Tuttavia, progettare un reattore in questo modo richiede simulazioni e disegni al computer estremamente precisi, nonché campi magnetici estremamente potenti prodotti da bobine superconduttrici fabbricate con precisione, che non erano tutte disponibili ai tempi di Fermi. Questa tecnologia non era disponibile fino agli anni '90 e quindi solo di recente è stato possibile proporre seriamente gli Stellerator. Il Wendelstein 7-X in Germania, completato nel 2015, è attualmente il più grande Stellerator in funzione e si prevede che raggiungerà il funzionamento continuo - un importante traguardo nella ricerca sulla fusione - nel 2021.

Prima accensione al plasma in Wendelstein 7-X. Fonte: Max Planck Institute.

Guida diretta

Questo approccio è completamente diverso dai due di cui abbiamo appena discusso. Un reattore ad azionamento diretto è classificato come un dispositivo di confinamento inerziale. Nel confinamento inerziale, quantità estremamente elevate di energia vengono erogate a un pellet di combustibile solido, riscaldando il pellet a temperature estreme. Lo strato esterno del pellet vaporizza ed esplode verso l'esterno con grande forza, e quindi una forza di reazione spinge indietro, creando un'onda d'urto. Questa onda d'urto è responsabile dell'energia e della compressione utilizzate per riscaldare e confinare il plasma risultante. Quasi tutti i dispositivi recenti hanno utilizzato i laser.

Rappresentazione semplificata del processo di confinamento inerziale. Fonte: Wikimedia Commons.

Puoi vedere questo processo illustrato nel diagramma. Nel passaggio 1, i laser riscaldano lo strato esterno del pellet. Nel passaggio 2, lo strato esterno vaporizza e produce un'onda d'urto, generando forze dirette verso l'interno e verso l'esterno. Nel passaggio tre, le onde d'urto costringono il pellet a collassare verso l'interno, inducendo la fusione nel passaggio 4.

Questo approccio è attualmente in fase di ricerca presso il National Ignition Facility negli Stati Uniti.

La fusione inerziale di confinamento è stata criticata da alcuni che sostengono che è un fronte per la ricerca sulle armi nucleari mascherata da ricerca energetica. Questo potrebbe benissimo essere il caso di alcuni attori governativi specifici (il NIF in particolare è finanziato dallo stesso ente governativo che gestisce le scorte nucleari) ma l'intero campo della fusione del confinamento inerziale è molto ampio e l'ICF è ancora un'area importante e attiva della ricerca.

Peam preamplificatori al NIF. Il sistema laser è stato utilizzato per produrre una potenza di 500 terawatt, anche se solo per un piccolo istante di tempo. Fonte: Wikimedia CommonsUn pellet di carburante per il sistema NIF. Fonte: Wikimedia Commons.

The Farnsworth Fusor

I progetti di cui abbiamo discusso finora sono stati enormi impegni che potevano solo sperare di essere realizzati solo da alcune delle più grandi menti del mondo, lavorando in istituzioni con il sostegno finanziario di interi stati-nazione. Eccone uno che puoi provare a casa!

Bene, non proprio. Avrai ancora bisogno di una solida base nella fisica di base e nell'elettronica. Il progetto è adatto a qualcuno con almeno una laurea in fisica, che lavora idealmente in gruppo, con un budget di qualche migliaio di dollari. Come indicatore del livello che probabilmente vorresti raggiungere, non è inaudito che i maggiori di fisica costruiscano questi per progetti senior.

Il fusore Farnsworth, o semplicemente fusore, è diverso dalla maggior parte dei dispositivi di fusione sperimentali in quanto il suo scopo non è quello di generare energia utile. I fusibili sono irrimediabilmente inefficienti. Tuttavia, hanno qualche utilità come fonti compatte e facilmente controllabili di radiazione di neutroni. Fanno anche delle foto molto pulite.

Un reattore costruito dai fisici dell'Università del Wisconsin-Madison. È visibile il caratteristico motivo a

I fusibili funzionano per confinamento elettrostatico inerziale. Questo processo è simile al confinamento inerziale, ma utilizza un campo elettrico anziché un'onda di pressione. È anche forse l'approccio più semplice per raggiungere la fusione. Gli atomi da fondere (la maggior parte dei disegni usa il deuterio poiché è relativamente poco costoso) sono ionizzati e quindi caricati. Un campo elettrico è creato da due griglie sferiche concentriche, caricate in modo opposto. Gli atomi vengono lanciati dal campo al centro del reattore, dove si scontrano e hanno una piccola possibilità di fondersi. Il diagramma seguente illustra questo processo, sebbene solo in una dimensione.

Schema semplificato del confinamento elettrostatico inerziale.

I nuclei di deuterio caricati positivamente cadono nelle regioni in cui il campo elettrico è presente da movimenti termici casuali. È una ragionevole approssimazione che il campo elettrico sia contenuto interamente in questa regione. Il campo li accelera verso il centro. Mancano le griglie dell'anodo e il loro slancio le porta avanti. I nuclei possono fondersi quando si scontrano al centro.

È improbabile che i fusori abbiano un ruolo nella produzione di energia, ma poiché sono piccoli, relativamente economici, e poiché possono essere costruiti e gestiti da qualcuno senza dottorato in fisica del plasma, sono comunque oggetto di intense ricerche professionali e amatoriali. Una piccola ma fiorente comunità di "Fusioneers" è cresciuta online, attingendo da un background diversificato tra cui fisici professionisti, appassionati di scienze e occasionali bambini prodigio.

Fusione fredda e altri bufale

Se e quando la fusione viene sfruttata come una fonte di energia praticabile, sarà giustamente considerata come una delle più grandi conquiste scientifiche dell'umanità e sicuramente fama e ricchezza attendono scienziati e ingegneri che alla fine risolveranno il problema. Uno sfortunato effetto collaterale di questo è che la storia della ricerca sulla fusione è offuscata da progetti ben intenzionati ma iperprotetti che alla fine falliscono, truffe, frodi reali e teorici della cospirazione dell'energia libera.

Il primo tra questi è la cosiddetta "fusione fredda", cioè un reattore a fusione che presumibilmente produce energia netta a temperatura ambiente o prossima. Abbiamo descritto in precedenza nell'articolo perché sono necessarie temperature estremamente elevate per consentire la fusione. Non c'è modo di aggirare questo fatto che è attualmente noto alla scienza, indipendentemente dalle molte, molte affermazioni fatte dai sostenitori nel corso dei decenni. Qualunque affermazione che la fusione sia stata raggiunta alla temperatura ambiente o vicino a essa, o in realtà qualsiasi temperatura inferiore a 10 milioni di gradi Celsius, dovrebbe essere trattata con intenso scetticismo. L'unica eccezione a ciò è la fusione catalizzata da muoni, un processo altamente speculativo ma valido che prevede reazioni che si verificano vicino allo zero assoluto.

Sfortunatamente ce ne sono troppi in circolazione su Internet perché io possa sperare di riuscire a confutarli tutti. RationalWiki ha due fantastici articoli sull'argomento:

  • Fusione fredda
  • Fusion woo

Quando si valutano le affermazioni dei media su qualsiasi tecnologia molto all'avanguardia, è meglio essere ottimisti ma appropriatamente scettici e, nella situazione attuale, ci sono davvero buone ragioni per essere ottimisti. Tuttavia, fai sempre attenzione a cadere nella trappola dell'hype mediatico e del pio desiderio e non fidarti mai di nessuno che sta cercando di convincerti di qualcosa che sembra troppo bello per essere vero.

Dove andiamo da qui?

Vi sono buone ragioni per credere che il potere di fusione sia possibile e possa essere una componente chiave della nostra fornitura di energia durante le nostre vite. La questione non è più di fattibilità tecnica e scientifica, è una questione di economia e politica. Negli Stati Uniti, attualmente disponiamo di un governo sempre più disinteressato al finanziamento della ricerca e che rimane nella folla dell'industria dei combustibili fossili. A livello globale, i movimenti nazionalisti e reazionari minacciano il progresso degli sforzi internazionali per collaborare e sviluppare tecnologie nuove e sostenibili. Per le società energetiche motivate dal profitto, il freddo calcolo economico non lascia semplicemente alcun incentivo a stravolgere lo status quo tecnologico. Se vogliamo avere il potere di fusione, e con la minaccia che i cambiamenti climatici peggiorino ogni giorno, abbiamo bisogno del potere di fusione, allora richiederà un'azione politica.

C'è motivo di sperare. Gli sviluppi che hanno avuto luogo nell'Unione europea hanno portato la fusione nucleare fuori dal regno della speculazione e il potere di fusione è ora una prospettiva a breve termine. Un movimento progressista giovane ed energico si è mosso e ora sta vincendo le elezioni e agitando in modo aggressivo il progresso scientifico e ambientale. L'industria dei combustibili fossili sta finalmente cominciando a perdere il controllo sulla società quando le alternative diventano più praticabili e la geopolitica dell'offerta di petrolio e carbone diventa più instabile. Il progresso sarà lento e costante, ma ci sono tutte le ragioni per credere che la fusione alimenterà le nostre case durante la nostra vita.

Osservazioni conclusive / sconclusionate

Se sei arrivato così lontano, grazie mille per la lettura. Ho trascurato completamente questo blog ultimamente e mi scuso per questo. Sul lato positivo, ho scoperto come usare i loop in LaTeX mentre realizzavo la grafica per questo articolo, che era pulito. Spero di poter presto iniziare a dedicare più attenzione a questo. Continuo a dire che proverò a pubblicare almeno un articolo a settimana ma le cose hanno l'abitudine di mettersi in mezzo. Ora sto programmando di ricominciare la mia serie di Essence of Quantum Mechanics ora che ho avuto delle buone riflessioni sullo stile e l'approccio che dovrei usare e sulla direzione in cui dovrei prenderlo.

Come sempre, mi assumo la piena responsabilità per eventuali errori presenti e apprezzo qualsiasi correzione.