Sappiamo che la curiosità umana di controllare tutto ha portato alla scoperta di grandi progressi tecnologici. Uno dei grandi problemi che deve affrontare l'essere umano in questo secolo è la crisi energetica. Ciò significa che tutti gli aspetti necessari devono essere sviluppati per realizzare la fusione nucleare. Il Cina sole artificiale è vicino al raggiungimento della fusione nucleare e alla fine dei problemi della crisi energetica.
In questo articolo vi raccontiamo cos'è il sole artificiale in Cina, quali sono le sue caratteristiche e quanto è importante per il paradigma energetico globale.
Qual è il sole artificiale della Cina
Lo chiamano il sole artificiale perché utilizza la stessa fonte di energia della nostra stella più vicina. È uno dei progressi più promettenti della scienza, con un nome tecnico chiamato fusione: una fonte di energia quasi pulita che le grandi potenze inseguono da decenni. Tanto che cinquant'anni fa si diceva che ne fossero rimasti solo cinquanta...
Tuttavia, sembra che ci stiamo avvicinando. Tra l'altro, perché la Cina ha appena battuto il record per la più lunga reazione di fusione nucleare: 120 milioni di gradi Celsius per 101 secondi.
Per prima cosa, andremo avanti e spiegheremo cos'è realmente la fusione nucleare. Le centrali nucleari convenzionali funzionano rilasciando energia dalla fissione. Cioè, "rompere" l'atomo. Pertanto, l'uranio arricchito bombardato con neutroni viene utilizzato per avviare una reazione nucleare a catena.
Queste fabbriche sono in funzione da più di mezzo secolo. Specifica, La prima centrale nucleare connessa alla rete è stata completata in Unione Sovietica nel 1954. Tuttavia, come ci mostra la serie di disastri nucleari di Chernobyl, non sono privi di rischi.
Da un lato, abbiamo reazioni a catena incontrollate. Sebbene le conseguenze siano state catastrofiche, tali eventi sono estremamente anormali. Il vero problema della fissione nucleare sono le scorie che produce, che possono rimanere pericolosamente radioattive per centinaia di anni.
Al contrario, la fusione nucleare o un sole artificiale offrono la possibilità di generare energia in modo sicuro con uno spreco minimo o nullo. Grazie alla sua bassa impronta di carbonio, potrebbe essere un potente strumento nella lotta al cambiamento climatico.
Come si ottiene la fusione nucleare
Come si ottiene? Essenzialmente, combina due nuclei leggeri in un nucleo pesante, sottoponendoli a enormi pressioni e temperature estremamente elevate. La reazione rilascia anche energia perché i nuclei risultanti sono meno massicci dei primi due nuclei da soli.
In genere, il combustibile utilizzato per creare un sole artificiale è basato su isotopi di deuterio e trizio. Il deuterio può essere estratto dall'acqua di mare, mentre il trizio può essere estratto dal litio.. Entrambi gli elementi sono abbondanti in abbondanza assoluta, quasi infinita rispetto all'uranio. Ad esempio, il deuterio in un litro di acqua di mare può produrre l'energia equivalente a trecento litri di petrolio.
Per capire l'energia sprigionata durante la fusione basta tenere conto che pochi grammi di combustibile possono generare terajoule: sufficiente per soddisfare il fabbisogno energetico di una persona in un paese sviluppato per sei anni.
Anche le reazioni di fusione producono rifiuti. La maggior parte è elio, un gas inerte. Tuttavia, vengono prodotte anche piccole quantità di scorie radioattive derivate dal trizio.
Fortunatamente, decadono molto prima delle loro controparti a fissione. In particolare, possono essere riutilizzati o riciclati in meno di cento anni. D'altra parte, il flusso di neutroni che si verifica durante la fusione colpisce i materiali circostanti, che diventano gradualmente radioattivi senza protezione. Dunque, la schermatura della struttura del reattore sarà un altro aspetto cruciale.
Come funziona il sole artificiale cinese
Ok, ora abbiamo i nostri combustibili al trizio e al deuterio e i principi base di funzionamento. Ma come funziona esattamente questo processo? Ecco allora che iniziano le insidie quando si passa dalla teoria alla pratica.
Come previsto, è stato necessario applicare pressioni e temperature molto elevate. Abbastanza da trasformare il carburante in un plasma estremamente caldo. Gli atomi devono scontrarsi tra loro a temperature di almeno 100 milioni di gradi Celsius, con una pressione sufficiente per avvicinarli così tanto che l'attrazione nucleare vince la repulsione elettrica.
Stabilire un grossolano parallelismo è come superare la repulsione di due magneti della stessa polarità fino a poterli incollare insieme. Per raggiungere queste condizioni estreme, vengono utilizzati campi magnetici e potenti raggi laser per focalizzare il carburante. Una volta raggiunto lo stato di plasma ipercaldo, è necessario continuare ad aggiungere carburante cercando di controllare le elevate emissioni di calore senza distruggere il reattore.
Ovviamente, non esiste materiale al mondo in grado di resistere a 100 milioni di gradi Celsius senza sciogliersi all'istante. È qui che entra in gioco il confinamento del plasma, e questo si ottiene attraverso i diversi tipi di reattori.
Gli ultimi progressi nella fusione nucleare
Come inizialmente previsto, uno degli ultimi sviluppi nella fusione nucleare riguarda la Cina. Nel maggio 2021, i ricercatori del Southwest Institute of Physics (SWIP) di Chengdu, in Cina, hanno annunciato che il loro reattore HL-2M aveva battuto tutti i record per gli esperimenti di fusione nucleare.
Sebbene si tratti di un processo complesso, la sfida più grande non è la fusione in sé, come è stato realizzato in molti reattori negli ultimi anni. La vera sfida è mantenerla nel tempo: poche persone sono in grado di fare più di pochi secondi.
È qui che gli scienziati SWIP hanno ottenuto la loro medaglia: hanno raggiunto una temperatura di 150 milioni di gradi Celsius per 101 secondi. Il record precedente era detenuto dalla Corea del Sud con 20 secondi.
Questo reattore simile a un tokamak è pubblicizzato come un "sole artificiale", ma in realtà è dieci volte più caldo del nucleo del sole. Tutti gli occhi sono ora puntati sulla più grande scommessa internazionale finora: ITER. Questo grande progetto che coinvolge 35 paesi appena completata la prima fase di costruzione. Se tutto va bene, il reattore finale sarà in grado di generare 500 megawatt di elettricità intorno al 2035.
Spero che con queste informazioni tu possa saperne di più sull'assolo artificiale dalla Cina e sulle sue caratteristiche.