L'energia che conosciamo e utilizziamo proviene dai combustibili fossili, dall'energia nucleare o da fonti energetiche rinnovabili. Visti gli ambiziosi obiettivi che ci siamo posti di combattere i cambiamenti climatici, nell'UE e nel resto del mondo l'attenzione deve orientarsi verso opzioni energetiche più pulite e la transizione verso l'energia verde è una delle priorità dell'agenda politica. Tuttavia, limitarsi a investire nelle fonti energetiche rinnovabili potrebbe non essere sufficiente a garantire un approvvigionamento energetico stabile, sicuro e a prezzi accessibili.
ITER, il più grande progetto mondiale di macchine per la fusione, potrebbe contribuire in modo significativo a soddisfare il fabbisogno di energia pulita del futuro.
Cos'è la fusione?
La fusione è una reazione nucleare che alimenta il sole e le stelle, ma è anche uno degli obiettivi tecnologici più ricercati per generare energia pulita. La fusione avviene quando gli atomi sono spinti insieme a temperature e pressioni estremamente elevate, causando il rilascio di grandi quantità di energia mediante la fusione in atomi più pesanti. Si tratta di una forma di energia incredibilmente densa, con abbondanti quantità di alcuni combustibili, gli isotopi dell'idrogeno. La fusione comporta quindi la promessa di fornire energia sicura, senza emissioni di carbonio e praticamente illimitata per centinaia di generazioni a venire.
E allora qual è il problema? È un processo molto difficile da realizzare.
In primo luogo, ricreare la fusione sulla Terra richiede una temperatura di 150 milioni di gradi Celsius, dieci volte superiore a quella del nucleo del sole. In secondo luogo, mentre il deuterio, uno degli isotopi dell'idrogeno, può essere facilmente ottenuto dall'acqua di mare, le risorse globali di trizio, l'altro ingrediente principale, sono scarse.
In terzo luogo, sono necessari enormi magneti per contenere il plasma (un gas portato a diversi milioni di gradi Celsius) in un dispositivo a fusione sottovuoto, denominato "tokamak".
Da quando è stata scoperta per la prima volta nel secolo scorso, gli scienziati hanno cercato di replicare il potere della fusione sulla Terra e, dopo notevoli investimenti, siamo sulla strada buona per trasformarla in realtà. Entro la fine di questo decennio si spera che la fusione sia in grado di produrre elettricità e alimentare la rete. Tra cinquanta anni, offrirà alle generazioni future una fonte di energia più pulita e sicura, in grado di soddisfare la maggior parte del fabbisogno energetico mondiale.
Storia della fusione
La scienza e la tecnologia alla base della fusione hanno una lunga e ricca storia in Europa, a partire dall'inizio del XX secolo, quando il fisico britannico Francis William Aston scopre che è possibile liberare energia netta combinando atomi di idrogeno per formare l'elio.
Lo sviluppo alla base della ricerca sulla fusione in Europa registra un'accelerazione nel 1957 con la firma del trattato Euratom e la creazione di una Comunità europea dell'energia atomica.
Il Joint European Torus (JET), o toroide europeo comune, un risultato innovativo nella scienza della fusione, è approvato dalla Commissione europea nel 1977. Utilizzando un modello tokamak, questo impianto di ricerca sulla fusione mira a preparare il terreno per la futura energia della rete di fusione nucleare. Dal 1983, quando JET è stato completato e ha prodotto il suo primo plasma, è al lavoro per realizzare il sogno di ottenere un guadagno netto di energia, cioè ottenere più energia dal processo di fusione di quanta non ne venga impiegata per mantenerlo attivo.
Il successore di JET, il reattore sperimentale termonucleare internazionale (ITER), punta proprio a raggiungere questo obiettivo.
Il progetto ITER
ITER è un progetto unico che mira a costruire la macchina per la fusione più grande al mondo. Promuovendo l'innovazione e la collaborazione internazionale, il progetto crea crescita economica e opportunità di lavoro, ponendo nel contempo l'UE in prima linea nella ricerca mondiale sulla fusione.
I lavori di costruzione sono iniziati nel 2007 a Cadarache, nel sud della Francia, in un sito di 42 ettari che ospita oggi il tokamak, diversi edifici, infrastrutture e impianti di alimentazione. ITER è uno dei progetti ingegneristici più complessi della storia, in quanto richiederà milioni di componenti per assemblare il reattore gigante che avrà un peso di 23 000 tonnellate.
Il progetto deriva dall'accordo ITER, firmato da 7 partner nel 2006: Cina, Euratom (rappresentata dalla Commissione europea), India, Giappone, Corea del Sud, Russia e Stati Uniti. Insieme, essi governano l'Organizzazione ITER, che è responsabile della costruzione e della gestione del progetto, e riuniscono risorse finanziarie e scientifiche. Ogni partner dispone di un'agenzia nazionale che gestisce i propri contributi; l'agenzia dell'UE è denominata "Fusion for Energy" e ha sede a Barcellona, in Spagna.
Oltre alle attività di ITER, l'UE sostiene anche attività di ricerca, istruzione e formazione nel campo della fusione attraverso il consorzio EUROfusion, finanziato dal programma Euratom di ricerca e formazione 2021-2025.
Il futuro (prossimo) della fusione
ITER punta a produrre 10 volte più energia di fusione rispetto all'energia termica immessa nel plasma, realizzando così concretamente il passo sperimentale fondamentale per passare dalle attuali macchine di ricerca alle centrali elettriche a fusione di domani.
Il 2020 segna una tappa importante con l'inizio della fase di assemblaggio del tokamak, che durerà 5 anni. La prossima grande tappa sarà nel 2025, quando ITER dovrebbe creare il suo primo plasma super-riscaldato, per poi raggiungere la piena potenza entro il 2035, al fine di dimostrare che è possibile produrre più energia di quanta non ne venga utilizzata per il processo.
Anche se non produrrà energia elettrica (l'obiettivo è dimostrare che la fusione su larga scala è possibile), ITER rappresenta un passo da giganti nella creazione di energia da fusione e guiderà il passaggio dalla ricerca alla realtà concreta.
Oltre ai progressi compiuti nel sito europeo, nel corso dell'anno l'UE e il Giappone inaugureranno il reattore a fusione JT-60SA, situato a Naka, in Giappone. Sarà il tokamak più grande in funzione fino a quando ITER non sarà operativo. L'impianto JT-60SA è stato progettato e costruito congiuntamente dal Giappone e dall'Europa nell'ambito dell'accordo "Broader Approach" (approccio allargato). Le sue proprietà specifiche sono la capacità di produrre plasmi a impulsi di lunga durata. Le sue principali missioni sono sostenere l'utilizzo di ITER (che dovrebbe iniziare nel 2025) e contribuire alla progettazione di DEMO, il reattore a fusione di prossima generazione dell'UE.
DEMO, la "centrale elettrica di dimostrazione" che seguirà ITER, sarà un programma guidato dall'industria e dalla tecnologia che produrrà elettricità per la rete. Ciò a sua volta aprirà la strada alla futura commercializzazione dell'energia da fusione e porterà a un'energia a basso costo e quasi illimitata senza emissioni di carbonio, probabilmente a partire dal 2050.
Fusione, occupazione e industria europea
Oltre a far progredire la ricerca sulla fusione, la partecipazione dell'UE al progetto ITER ha anche sostenuto l'economia, in particolare in termini di investimenti sostanziali nell'industria europea.
Dal 2008 al 2019, i contributi europei al progetto ammontavano a poco più di 5,6 miliardi di euro in natura e in denaro, cosa che ha avuto un impatto forte e positivo sull'economia europea in termini di crescita economica e di rilancio dell'occupazione.
Uno studio sull'impatto di ITER e di altri progetti di fusione nell'ambito del "Broader Approach" in corso di realizzazione in parallelo, come menzionato prima, ha dimostrato che ITER ha generato un valore d'impatto netto di 104 milioni di euro nel periodo 2008-2019. Inoltre, le singole imprese che producono componenti e forniscono servizi per ITER hanno riferito di essere in grado di espandere i propri impianti, ammodernare le attrezzature e assumere personale.
Un altro studio su ITER e COVID-19 ha analizzato l'impatto della pandemia sia su ITER che sulle imprese coinvolte nel progetto. È emerso che, sebbene due terzi delle imprese abbiano subito un impatto negativo, quasi un terzo ha dichiarato che la loro partecipazione a ITER le rende più resilienti alle conseguenze della crisi.
Con la nuova legge sul clima, l'UE si è impegnata a diventare climaticamente neutra entro il 2050. A livello internazionale, altri paesi stanno assumendo impegni analoghi. Tutti riconoscono l'enorme portata della sfida che ci attende. La fusione ha il potenziale per contribuire in modo significativo a questo obiettivo e il progetto ITER è fondamentale per far funzionare e diffondere questa nuova tecnologia.
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Dettagli
- Data di pubblicazione
- 17 maggio 2021
- Autore
- Direzione generale dell’Energia
- Sede
- Bruxelles