I ricercatori cinesi hanno compiuto un significativo passo avanti nello sviluppo dell’energia da fusione, superando con successo un limite di densità fissato da lungo tempo nei reattori sperimentali. La svolta presso l’Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) dimostra che i tradizionali vincoli sulla densità del plasma – un fattore critico nell’efficienza della fusione – possono essere aggirati attraverso un controllo preciso delle condizioni del reattore. Ciò è importante perché l’aumento della densità del plasma è direttamente collegato a una maggiore produzione di energia, una sfida chiave per rendere praticabile l’energia da fusione.
Il limite di Greenwald e perché è importante
Per decenni, i fisici della fusione hanno operato sotto quello che è noto come limite di Greenwald: un limite pratico oltre il quale il plasma surriscaldato tende a diventare instabile, potenzialmente danneggiando i componenti del reattore. Questa non era considerata una dura legge della fisica, ma piuttosto un fenomeno osservato che stabiliva quanto lontano la densità del plasma poteva essere spinta all’interno di un tokamak (un dispositivo di confinamento magnetico a forma di ciambella) prima di collassare.
Il problema? Più atomi sono concentrati nel plasma, più reazioni di fusione si verificano e quindi maggiore è la produzione di energia. Ma quando la densità aumenta, il plasma irradia energia, si raffredda ai suoi confini ed estrae le impurità dalle pareti del reattore. Queste impurità accelerano il raffreddamento, rilasciando più impurità in un circuito di feedback distruttivo che degrada il confinamento magnetico e interrompe la reazione.
Il regime senza densità: un nuovo approccio
Recenti lavori teorici hanno suggerito un modo per aggirare questo limite: controllare le interazioni plasma-parete durante l’avvio del reattore per prevenire l’accumulo di impurità. Un team guidato da Ping Zhu e Ning Yan ha testato questa teoria a EAST, regolando attentamente la pressione del gas combustibile e applicando il riscaldamento a risonanza ciclotronica elettronica.
Il risultato? Hanno raggiunto densità di plasma superiori del 65% rispetto al limite di Greenwald, riducendo drasticamente l’ingresso di impurità delle pareti nel plasma. Questa non è un’eliminazione completa dei limiti di densità, ma dimostra che la barriera tradizionale non è assoluta.
Implicazioni per i futuri reattori a fusione
Questa scoperta suggerisce che i reattori a fusione possono essere progettati e gestiti in modo più efficiente di quanto si pensasse in precedenza. Modificando i processi operativi, i futuri dispositivi potrebbero essere in grado di sostenere reazioni ad alta densità ed energia. I ricercatori stanno continuando a perfezionare i loro metodi per vedere come si comporta EAST in queste condizioni migliorate.
“I risultati suggeriscono un percorso pratico e scalabile per estendere i limiti di densità nei tokamak e nei dispositivi di fusione al plasma di prossima generazione”, afferma Zhu.
Questa svolta è significativa perché rimuove un ostacolo chiave sul percorso verso l’energia da fusione sostenibile, avvicinandoci a una fonte di energia pulita e praticamente illimitata.
