La fusione nucleare è un processo in cui due nuclei atomici leggeri si combinano per formare un nucleo più pesante, rilasciando energia nel processo. Questo è lo stesso processo che alimenta il sole e le altre stelle, fornendo una vasta fonte di energia. A differenza della fissione nucleare, che divide gli atomi pesanti per rilasciare energia, la fusione unisce questi atomi. La fusione ha il potenziale per fornire una fonte quasi illimitata di energia pulita, se può essere controllata e sostenuta qui sulla Terra.
In termini più semplici, la fusione nucleare comporta la fusione dei nuclei di due atomi leggeri, come l'idrogeno, per formare un unico atomo più pesante, come l'elio. Le masse dell'atomo risultante e dei materiali rimanenti sono inferiori alle masse degli atomi originali. Secondo l'equazione di Einstein, \(E = mc^2\) , questa perdita di massa viene convertita in una grande quantità di energia, dove \(E\) è l'energia prodotta, \(m\) è la massa persa e \(c\) è la velocità della luce.
Questo processo richiede temperature e pressioni estremamente elevate per superare le forze elettrostatiche di repulsione tra i nuclei caricati positivamente. Nel nucleo del Sole, dove la fusione avviene naturalmente, le temperature superano i 15 milioni di gradi Celsius e la pressione è immensa, fornendo le giuste condizioni affinché i nuclei si avvicinino abbastanza da subire la fusione.
Esistono diversi tipi di reazioni di fusione che potrebbero verificarsi, ciascuna con reagenti e prodotti diversi. Le reazioni più conosciute e studiate coinvolgono gli isotopi dell'idrogeno: deuterio ( \(D\) ) e trizio ( \(T\) ):
Nel contesto della fusione nucleare, la radioattività gioca un ruolo cruciale, in particolare nelle reazioni che coinvolgono il trizio. Il trizio è un isotopo radioattivo dell'idrogeno, con un tempo di dimezzamento di circa 12,3 anni, il che significa che decade nel tempo, rilasciando particelle beta (elettroni) e trasformandosi in elio-3 stabile. La reazione di fusione DT è di particolare interesse perché produce in modo efficiente una grande quantità di energia e il neutrone rilasciato può essere utilizzato per generare più trizio dal litio attraverso un processo noto come attivazione neutronica:
\( \textrm{Litio-6} + \textrm{neutrone} \rightarrow \textrm{Trizio} + \textrm{Elio-4} \)Raggiungere la fusione nucleare controllata sulla Terra è stato impegnativo a causa delle condizioni estreme richieste per il processo. Si stanno perseguendo due approcci principali:
La fusione nucleare offre la promessa di una fonte di energia pulita e quasi illimitata. A differenza dei combustibili fossili, la fusione non produce gas serra o scorie radioattive a vita lunga. Il combustibile per la fusione, il deuterio, può essere estratto dall’acqua di mare, rendendolo praticamente illimitato, e il trizio può essere ottenuto dal litio, che è relativamente abbondante. Una volta superate le sfide tecniche e scientifiche, la fusione potrebbe avere un impatto significativo sulla produzione energetica globale, contribuendo a un futuro sostenibile e a zero emissioni di carbonio.
La fusione nucleare rappresenta l’apice dei risultati ottenuti dall’uomo nella ricerca di soluzioni energetiche sostenibili. Sebbene il sole effettui la fusione nel suo nucleo senza sforzo, replicare questo processo sulla Terra in condizioni controllate rimane una delle più grandi sfide scientifiche e ingegneristiche del nostro tempo. Il successo dello sviluppo dell’energia da fusione segnerebbe una pietra miliare significativa nella nostra ricerca di una fonte di energia pulita, sicura e inesauribile, rivoluzionando il modo in cui alimentiamo il nostro mondo.
