Al via l’impianto per lo studio e la realizzazione del sistema di iniezione di atomi neutri per il riscaldamento del plasma di fusione

A Padova vogliono accendere una nuova stella… nucleare

[24 gennaio 2014]

A Padova vogliono accendere una nuova stella, ma è quella nucleare di Iter. Il Consorzio Consorzio RFX, costituito nel 1996, ha come obiettivi «L’attività di ricerca tecnologica e scientifica nel campo della fusione termonucleare controllata, come una possibile fonte di energia. Lo Sviluppo del progetto RFX. La progettazione e realizzazione del prototipo del Neutral Beam Injector (Nbi) per Iter. La Progettazione, sviluppo e realizzazione di nuove tecnologie, attrezzature e dispositivi dedicati alle attività di ricerca e sviluppo industriale. Attività di formazione di giovani fisici e ingegneri in stretta collaborazione con l’Università di Padova».  I partner del Consorzio RFX sono: Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr), Ente per le Nuove Tecnologie, l’Energia e l’Ambiente (Enea), Università di Padova, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e Acciaierie Venete che sviluppano un progetto legato al contestato e costosissimo International Thermonuclear Experimental Reactor (Iter) al quale lavora un team di circa 140 persone, di cui 65 professionisti e 75 amministrativi e tecnici.

«Immagina un fascio di atomi neutri accelerati ad altissima velocità, iniettato all’interno di un gas portato a temperature di centinaia di milioni di gradi, il plasma, prodotto nel reattore a fusione – spiegano quelli di RFX –  gli atomi inizieranno a colpire le particelle del plasma e a trasferire parte della loro energia, contribuendo a riscaldarlo e a sostenere in tal modo le reazioni di fusione, che possono avvenire solo quando il gas è ad altissima temperatura».

Il sistema di iniezione di atomi neutri è già utilizzato in esperimenti sulla fusione di diversi laboratori europei, ma i parametri chiave richiesti per realizzare il sistema di iniezione di atomi neutri che verrà utilizzato in Iter , il primo reattore sperimentale a fusione in costruzione in Francia, richiedono «Un sistema in grado di produrre atomi neutri a 1 Mev, per una durata di almeno un’ora, con una potenza di 16 MW» ed è quello che hanno iniziato a fare al Cnr con il progetto Padova Research Iter Megavolt Accelerator (Prima) «Per sviluppare e provare la sorgente di questi atomi ad altissima velocità e il sistema di iniezione del fascio di atomi» che vede la realizzazione dell’impianto che ospiterà “Spider” il prototipo della sorgente di ioni, e Mitica, il prototipo, in scala 1:1 dell’iniettore di Iter, che completa la sorgente con il sistema di accelerazione da 1 MV (un milione di Volt).

Il Consorzio RFX, con il quale collaborano i laboratori di Culham (Gran Bretagna), Garching (Germania), Cadarache (Francia), Naka (Giappone) e Bhat (India),  spiega che «La realizzazione dei componenti è una impegnativa sfida tecnologica: in Mitica il sistema di raffreddamento dovrà essere in grado di rimuovere decine di mega Watt dissipati, durante il processo di generazione del fascio (dai 60 MW in ingresso dalla rete elettrica, ai 16 MW che dovranno essere immessi nel plasma). Il controllo delle temperature e delle tolleranze meccaniche dovrà essere assoluto per consentire uniformità e capacità di puntamento del fascio. Il sistema dovrà operare ad elevate tensioni, fino a 1 MV, ed elevate potenze. Per ottenere tali prestazioni sono state messe a punto anche avanzatissime tecniche per la trasmissione e il controllo dei dati e la misurazione dei parametri sperimentali. Il sistema di iniezione di atomi neutri (Mitica), sviluppato a Padova, costituisce il prototipo di quelli che saranno installati in Ite e perfezionati durante la sua operazione. I perfezionamenti suggeriti dalla sperimentazione saranno a loro volta sviluppati sul prototipo padovano per le prossime generazioni di impianti (Demo)». L’investimento italiano per il progetto Prima è per ora di 20 milioni di euro, a fronte di investimenti per 200 milioni di euro in attrezzature scientifiche, a carico del progetto Iter.

L’impresa fa parte di quella specie di araba fenice internazionale che è il programma sulla fusione nucleare, che ormai da molti anni ha l’obiettivo dichiarato «Di giungere alla produzione di energia di fusione il prima possibile» e che si incarna nel progetto Iter, che ha avviato la realizzazione in Francia del primo reattore sperimentale a fusione, che dovrà dimostrare la fattibilità scientifica e tecnologica della fusione, nel quale hanno già messo una montagna di miliardi di euro e di dollari Unione europea, Giappone, Russia, Usa, Cina, Corea del sud ed India.

Detto questo, è indubbiamente un grosso successo della ricerca italiana  il fatto che a Padova si entri direttamente nel cuore di quello che sarà il futuro reattore a fusione. Un convegno all’Area della ricerca di Padova del Cnr ha dato il via  alle attività di installazione dei componenti del nuovo complesso Rfx e Vanni Toigo, project manager di Prima, ha sottolineato: «Questo progetto rappresenta una sfida molto importante per il nostro laboratorio che si trova oggi a giocare un ruolo di primo piano nello sviluppo dei componenti più complessi di Iter».

Il presidente del Cnr, Luigi Nicolais, ha concluso: «Il Cnr è da sempre impegnato in questo settore di ricerca, in particolare con l’Istituto gas ionizzati (Igi-Cnr), che rappresenta una realtà scientifica di assoluto rilievo. Le conoscenze acquisite in questo settore aprono la strada alla realizzazione di future centrali senza emissioni, affidabili e pulite, e allo stesso tempo sostengono l’innovazione industriale e lo sviluppo di tecnologie cruciali per rilanciare la competitività del Paese. In questo intento, il Consorzio Rfx e il Cnr svolgeranno un ruolo scientifico e tecnologico di primo piano».