Ad oggi le criticità esistenti afferiscono tre principali ambiti:
1. il rapporto tra energia emessa e quella utilizzata è ancora minore di uno;
2. il flusso di neutroni creato dalla reazione di fusione produce materiale radioattivo per più di mille anni;
3. il combustibile è difficilmente reperibile e/o producibile.
1. Definiamo Q il rapporto tra l’energia emessa e l’energia utilizzata, introducendo tre tre ‘configurazioni’ di Q:
a) Q scientifico (di reazione) che considera solamente l’energia necessaria per riscaldare il plasma a temperature da fusione;
b) Q ingegneristico (di reattore) che considera anche l’energia utilizzata dal reattore nel suo complesso, ad esempio, per i campi di confinamento;
c) Q economico che considera oltre all’energia legata al plasma ed al reattore anche l’energia necessaria per la produzione delle singole componenti dell’impianto.
La tabella riepilogativa di cui sotto sintetizza attraverso i principali siti sperimentali, distanza sostanziale che ancora ci separa dalla concreta possibilità di produrre economicamente energia dalla fusione.
| Q scientifico(di reazione) | Q ingegneristico(ingegneristico) | Q economico(complessivo) | |
| JET | 0,67 | 0,02 | Non inteso per produzione di energia elettrica |
| LLNL/NIF | 1,54 | 0,01 | Non inteso per produzione di energia elettrica |
| SPARC (MIT) exp. 2025 | exp. 2 | ? | ? |
| ITERexp. 2035 | exp. 10 | exp. 0,5 | Non inteso per produzione di energia elettrica |
2. La ‘sostenibilità’ della fusione. La fusione degli isotopi dell’idrogeno deuterio e trizio oltre a produrre elio ed energia produce grandi quantità di neutroni. In una camera di combustione di tipo Tokamak (ad es. ITER..) il flusso di neutroni è pari a diecimila miliardi di neutroni per ogni centimetro quadrato al secondo. Questo intenso flusso attiva il materiale che compone le pareti della camera di combustione rendendolo radioattivo. Sono state ipotizzati altri tipi di fusione che non producono flussi di neutroni, come per il reattore Da Vinci che utilizza protoni e Boro11 ma il punto di fusione è molto maggiore, attualmente oltre il limite praticabile.
3. La reperibilità del combustibile. Il deuterio non è particolarmente raro e può esser estratto dall’acqua di mare ma il trizio invece é molto raro, di difficile produzione e manipolazione essendo radioattivo, con un tempo di dimezzamento di circa 12 anni. Il suo prezzo sul mercato é attualmente circa 30.000 USD al grammo, ovvero oltre 450 volte quello dell’oro. Il prezzo diventa un problema secondario se si considera che al mondo si stima esistano solo circa 27Kg di trizio, con una capacità produttiva di 100g per anno. Se fossero confermate le stime di consumo per un reattore a fusione da 1 gigawatt di energia termica in 60/70Kg di trizio / anno chiaramente non esisterebbe possibilità di alimentarlo.
E’ particolarmente difficile ipotizzare quando la fusione nucleare consentirà di produrre energia elettrica. Le stime più serie accreditano questa possibilità solo dopo il 2050. E’ probabile che la fusione trovi prima di allora applicazioni in campi diversi, come quello dei razzi a fusione nucleare ipotizzati da Freeman Dyson già nel 1958 ma dove i test Nasa-Darpa sono ipotizzati già nel 2027.
Davide Farinacci 5AL