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Riprodotta la Fusione Nucleare a guadagno energetico

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Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e l’ Amministrazione nazionale per la sicurezza nucleare (NNSA) del DOE hanno annunciato l’innesco di una fusione nucleare presso il Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), un’importante svolta scientifica in corso da decenni che aprirà nuove strade ai progressi nel settore dell’energia e del suo impiego. Il 5 dicembre, il team presso la National Ignition Facility di LLNL (NIF) ha condotto il primo esperimento di fusione controllata in grado di raggiugnere uno storico traguardo, noto anche come “pareggio energetico”, il che significa che l’esperimento ha prodotto più energia dalla fusione rispetto all’energia laser utilizzata per guidarla. Questa impresa la prima nel suo genere fornirà preziose informazioni sulle prospettive di estrazione di energia pulita da fusione, un tassello fondamentale per le economie a zero emissioni di carbonio.

Le parole del Segretario Nazionale all’Energia degli Stati Uniti Jennifer M. Granholm sono chiare “Questo risultato è una pietra miliare che stimolerà ancora più scoperte”. “L’amministrazione Biden-Harris è impegnata a sostenere gli scienziati e la ricerca il cui lavoro aiuterà a risolvere i problemi più complessi e urgenti dell’umanità, come fornire energia pulita per combattere il cambiamento climatico e mantenere un deterrente nucleare senza nucleare test”.

La camera bersaglio del National Ignition Facility di LLNL, dove 192 raggi laser hanno fornito più di 2 milioni di joule di energia ultravioletta a un minuscolo pellet di combustibile per creare l’accensione a fusione il 5 dicembre 2022.

 

 

La fusione è il processo mediante il quale due nuclei leggeri si combinano per formare un singolo nucleo più pesante, rilasciando una grande quantità di energia. Il meccanismo che la natura persevera da anni spontaneamente nelle Stelle.  Negli anni ’60, un gruppo di scienziati pionieristici del LLNL ipotizzò che i laser potessero essere usati per indurre la fusione in un ambiente di laboratorio. Guidata dal fisico John Nuckolls, che in seguito è stato direttore di LLNL dal 1988 al 1994, questa idea rivoluzionaria è diventata la fusione a confinamento inerziale, dando il via a oltre 60 anni di ricerca e sviluppo in laser, ottica, diagnostica, fabbricazione di bersagli, modellazione e simulazione al computer e design sperimentale.

Per perseguire questo concetto, LLNL ha costruito una serie di sistemi laser sempre più potenti, portando alla creazione di NIF, il sistema laser più grande ed energico del mondo. Il NIF – situato presso LLNL a Livermore, in California – ha le dimensioni di uno stadio sportivo e utilizza potenti raggi laser per creare temperature e pressioni simili a quelle che si ritrovano nei nuclei di stelle e pianeti giganti e all’interno di armi nucleari al momento dell’esplosione.

L’hohlraum che ospita il tipo di bersaglio criogenico utilizzato per ottenere l’accensione il 5 dicembre 2022 presso la National Ignition Facility di LLNL.

L’esperimento di LLNL ha superato la soglia di fusione fornendo 2,05 megajoule, sono l’equivalente di 0,57 kWh, di energia al bersaglio composto da deuterio e trizio e complito con ben 192 raggi alser, ottenendo 3,15 MJ, circa 0,875kWh di energia di fusione. Un guadagno notevole, quasi il 50% in più diremmo in parole semplici che già così giustificherebbe sin da subito grandi investimenti per un impigo commerciale puntando alla semplificazione delle strutture per la produzione.

Naturalmente saranno ancora necessari molti progressi sia scientifici che tecnologici per ottenere un IFE semplice ed economico tale da alimentare case e aziende, e il DOE sta attualmente riavviando un programma IFE coordinato e ad ampio raggio negli Stati Uniti.

Gli Istituti di ricerca coinvolti nella scoperta:

Los Alamos National Laboratory, Sandia National Laboratories and Nevada National Security Site, General Atomics, University of Rochester’s Laboratory for Laser Energetics, Massachusetts Institute of Technology, University of California, Berkeley, and Princeton University; United Kingdom’s Atomic Weapons Establishment and the French Alternative Energies and Atomic Energy Commission; and stakeholders at DOE and NNSA and in Congress.

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