Nel cuore del Plasma Science and Fusion Center del Massachusetts Institute of Technology (MIT), si è compiuto un passo avanti significativo verso la realizzazione di un impianto di fusione nucleare economico e compatto. Un team di ingegneri e ricercatori ha testato con successo dei magneti superconduttori ad alta temperatura, raggiungendo una forza del campo magnetico di 20 tesla, un record mondiale per un magnete di grandi dimensioni. Questo risultato rappresenta un tassello fondamentale per la costruzione di un impianto di fusione che potrebbe produrre energia in eccesso rispetto a quella consumata, aprendo la strada a una produzione di energia praticamente illimitata.
Un traguardo storico per la fusione nucleare
Il test, condotto nelle prime ore del 5 settembre 2021, ha dimostrato che i magneti, realizzati con un materiale superconduttore ad alta temperatura, soddisfano tutti i requisiti previsti per il design del nuovo dispositivo di fusione, chiamato SPARC. La riuscita dell’esperimento ha scatenato una giusta celebrazione tra i membri del team, che hanno lavorato con dedizione per raggiungere questo obiettivo. Tuttavia, il lavoro non si è fermato qui: nei mesi successivi, il team ha analizzato in dettaglio i componenti del magnete e i dati raccolti, eseguendo ulteriori test per comprendere meglio eventuali modalità di guasto.
Un’analisi approfondita per un futuro sostenibile
Il frutto di questo lavoro meticoloso è stato raccolto in un rapporto dettagliato, pubblicato in una serie di sei articoli peer-reviewed su IEEE Transactions on Applied Superconductivity. Questi documenti descrivono la progettazione e la fabbricazione del magnete, l’equipaggiamento diagnostico necessario per valutarne le prestazioni e le lezioni apprese dal processo. In generale, i risultati hanno confermato che le previsioni e la modellazione al computer erano corrette, verificando che gli elementi unici del design del magnete possono effettivamente costituire la base per un impianto di fusione nucleare.
La svolta superconduttrice: verso una fusione pratica
La fusione nucleare, il processo che alimenta il sole e le stelle, è da tempo considerata una sfida ardua per la scienza e la tecnologia terrestri. L’obiettivo è costruire un impianto di fusione che produca più energia di quanta ne consumi, senza emettere gas serra durante il funzionamento e generando scarti radioattivi minimi. Il combustibile per la fusione, una forma di idrogeno estratta dall’acqua di mare, è praticamente inesauribile.
Una nuova era per i magneti superconduttori
Per rendere possibile la fusione, è necessario comprimere il combustibile a temperature e pressioni estremamente elevate, e poiché nessun materiale conosciuto potrebbe resistere a tali temperature, il combustibile deve essere mantenuto in posizione da campi magnetici estremamente potenti. I magneti superconduttori tradizionali richiedono temperature vicine allo zero assoluto, ma il nuovo materiale REBCO permette loro di operare a 20 kelvin, una temperatura che, pur essendo solo leggermente più alta, offre vantaggi significativi in termini di proprietà dei materiali e ingegneria pratica.
Un’innovazione chiave: l’assenza di isolamento
Uno degli aspetti più innovativi del nuovo magnete è stata l’eliminazione dell’isolamento intorno ai nastri piatti di materiale superconduttore. Invece di essere protetti da materiale isolante, i nastri sono stati lasciati completamente scoperti, affidandosi alla maggiore conduttività del REBCO per mantenere il flusso di corrente attraverso il materiale.
Spingere al limite… e oltre
Dopo il test iniziale, che ha dimostrato la stabilità del design e del processo di produzione, sono stati eseguiti altri due test che hanno spinto il dispositivo al limite, creando condizioni instabili e provocando un surriscaldamento catastrofico, noto come quenching. Questi test hanno fornito informazioni preziose, confermando la validità dei modelli computazionali utilizzati nella progettazione e nella previsione delle prestazioni del magnete.
In conclusione, il successo di questi magneti superconduttori ad alta temperatura rappresenta una pietra miliare per il futuro della fusione nucleare. Grazie alla collaborazione tra MIT e Commonwealth Fusion Systems, e all’esperienza accumulata nel corso degli anni, è stato possibile realizzare un design rivoluzionario che potrebbe cambiare radicalmente il panorama energetico mondiale.
