La fusione nucleare è il processo in cui due o più nuclei dotati di alta energia producono urtandosi un riordinamento dei loro nucleoni, dando luogo a due o più prodotti, con sviluppo di energia.
Questa reazione è stata scoperta tra il 1920 ed il 1930, ed è il processo che alimenta le stelle.
Come la fissione, anche la fusione nucleare può essere utilizzata come fonte di energia, e di particolare interesse è la reazione che unisce i nuclei di due isotopi dell’idrogeno, il deuterio (2H) e il trizio (o tritio, 3H), in uno più pesante. Il deuterio si trova in natura e si può ricavare dall’acqua pesante.
In questa reazione, il nuovo nucleo che viene a costituirsi ed il neutrone liberato hanno una massa totale minore della somma delle masse dei due nuclei di partenza, e anche qui la massa mancante si è trasformata in energia, come prevede la relatività speciale (E=mc2).
Affinché la fusione avvenga, i due nuclei devono essere molto vicini tra loro, e devono quindi vincere la repulsione elettrica con la forza nucleare forte; poiché questo avviene quando i nuclei sono a breve distanza tra loto (10-15 m), è necessario fornire ai nuclei un’altissima temperatura per portarli in condizioni di alta pressione.
La fusione fornisce un apporto di energia maggiore di quello della fissione: l’1% della massa totale rispetto allo 0,1% della fissione.
Mentre nel nucleo delle stelle la fusione avviene regolarmente e in condizioni controllate, sulla Terra si sta studiando il modo di gestirla per poterla utilizzare nelle centrali a fusione; viene già utilizzata in maniera incontrollata nella bomba a idrogeno.
Nella realizzazione di reattori a fusione, è vitale individuare reazioni con bassa energia di innesco, ossia quelle che coinvolgono principalmente 2H e 3H, e con bassa o nulla produzione di neutroni, che generano reazioni a catena e sono difficili da gestire.
Alcuni esempi di reazioni con bassa produzione di neutroni sono 2H+3H, 2H+2H, 3H+3H. La reazione più studiata, 2H+3H, ha energia di attivazione molto bassa, con lo svantaggio tuttavia di produrre neutroni ad alte energie che, essendo neutri, non possono essere confinati in un campo magnetico e necessitano di apposite schermature (ad esempio in cemento armato).
Anche la reazione 2H+2H viene studiata per sfruttamento pacifico, poiché produce neutroni con energia molto bassa; tuttavia essa ha una temperatura di attivazione estremamente alta.
Al momento il progetto più promettente è ITER, che punta alla realizzazione di un reattore a fusione tramite la collaborazione fra più paesi.
Al momento il progetto più promettente è ITER, che punta alla realizzazione di un reattore a fusione tramite la collaborazione fra più paesi.
Di Simone Gatti, Mattia Scarpa, Adriano Viganò e Rosi Wong
