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La corsa per la fusione nucleare
Il sogno dell'energia illimitata e pulita della fusione nucleare era sfuggito all'uomo per mezzo secolo. Ma le start-up, finanziate dai più grandi nomi dell'economia digitale, lo promettono in dieci anni.
New York, 2050. Il plasma a idrogeno si è appena acceso a 150? Milioni di gradi Celsius. Gli atomi di idrogeno si fondono e rilasciano un'immensa quantità di energia. Il reattore, che ospita la reazione termonucleare, ha le dimensioni di un contenitore per semirimorchio. Nonostante le sue dimensioni modeste, si nutre vicino alle case 150 000. Più avanti, un reattore identico spinge una gigantesca nave mercantile di tonnellate 200 000 per colpire gli oceani. A poche centinaia di chilometri nel cielo, una navetta spaziale sta accelerando. Spinta dalla fusione nucleare, si unirà a Marte tra appena un mese. Sei volte più veloce delle sonde tradizionali!
Lo sviluppo tra 2025 e 2050 di una moltitudine di piccoli reattori a fusione nucleare da parte delle società nordamericane è una rivoluzione. Riproducendo la reazione che ha luogo nel cuore del Sole [vedi a fianco], il mondo può ora produrre una grande quantità di elettricità da un combustibile quasi illimitato, l'idrogeno, senza generare gas serra. né spreco. Dall'altra parte dell'Atlantico, a Cadarache (Bocche del Rodano), Iter, con il suo gigantesco tokamak, la struttura in grado di creare le condizioni per ottenere la fusione, è ferma. Questo megaprogetto, finanziato da sette paesi e dall'Unione Europea, è entrato in funzione in 2025. Ha fatto le sue prime fusioni 2029, fornendo una comprensione senza pari della fisica del plasma alla comunità scientifica. Ma troppo costoso, troppo complesso, non è mai diventato il modello preindustriale previsto.
Fantascienza? Certo ! Ma questo scenario ottimista alimenta le ambizioni di una nuova generazione di imprenditori. Negli anni 1950, il mondo della fisica prometteva fusione prima dell'anno 2000 ... Ma di fronte a un'enorme sfida tecnologica e alla competizione di grandi progetti (come la Strategic Defense Initiative, la famosa Star Wars lanciata dal Il presidente Ronald Reagan in 1983, che monopolizzava un sacco di cervelli), la fusione sembrava essere stata dimenticata nella storia.
La scommessa della nuova economia
Oggi rinasce dalle ceneri, guidate da startup negli Stati Uniti e in Canada, che costruiscono nei loro garage prototipi di futuri reattori a fusione. I loro nomi: General Fusion [leggi la pagina 34], Helion Energy, Tri Alpha Energy. Incognite illustri. Tuttavia, con poche dozzine di dipendenti, budget inferiori a 100? Milioni e macchine di piccole dimensioni, queste start-up affermano di essere in grado di superare il reattore ITER, in costruzione a Cadarache, con le sue tonnellate 23 000 e il suo budget. 15: miliardi di euro [leggi la pagina 38]. Meglio! Laddove Iter annuncia le prime prove per 2025-2030, hanno in programma di fornire reattori funzionali e commerciali da 2025! Pazza speranza per alcuni, arroganza per altri ... Tranne il fatto che lo scorso settembre, la società californiana Tri Alpha ha bluffato il mondo. Aveva appena contenuto un plasma di 10 milioni di gradi Celsius per cinque millisecondi in un reattore che utilizzava un campo magnetico invertito, una tecnologia completamente diversa da quella di Iter. Una prestazione modesta, ma fino a quel momento sembrava solo alla portata di grandi gruppi di ricerca.
Tri Alpha vuole implementare una fusione complessa senza produrre neutroni, che alla fine danneggiano i reattori. Questa fusione richiede temperature dell'ordine di 300 - milioni di gradi Celsius, il doppio della fusione tradizionale. "Questa reazione di fusione è l'ideale, ma oggi inaccessibile. L'idea è incoraggiante, ma siamo ancora lontani ", afferma Frank Carré, direttore scientifico della direzione per l'energia nucleare presso il Commissariato per l'energia atomica (CEA). "Dieci milioni di gradi per cinque millisecondi sono buoni ... ma i tokamak lo stavano già facendo negli anni 1970", afferma Tony Donné, direttore del programma di Eurofusion, un'organizzazione europea di ricerca sulla fusione.
L'obiettivo di Tri Alpha e delle sue sorelle è troppo alto per loro? Parte della comunità scientifica sarebbe tentata di pensarlo. Ma alcuni dei più grandi capi della nuova economia fanno affidamento su queste start-up. Peter Thiel, il co-fondatore di PayPal, che non esita a denunciare la frivolezza dell'innovazione digitale, ha investito oltre 10? Milioni di dollari, attraverso il suo fondo Mithril Capital Management, in Helion Energy, una società con sede in Stato di Washington Paul Allen, co-fondatore di Microsoft e creatore del fondo Vulcan Capital, sta finanziando la ricerca di Tri Alpha per 40 - milioni di dollari. Jeff Bezos, CEO di Amazon, ha mobilitato il suo fondo Bezos Expeditions per donare più di 20 milioni di dollari a General Fusion. Lo stesso Bill Gates, che ha lanciato il Mission Innovation Green Energy Program presso COP 21, si sta interessando molto alla fusione. Recentemente ha visitato le strutture dell'agenzia nazionale italiana per le nuove tecnologie (Enea).
Qual è lo scopo di questi giganti digitali? "Rileviamo un aumento dell'interesse del settore privato per la fusione. Questi investimenti stimolano la ricerca globale, afferma Richard Kamendje, fisico della fusione e del plasma presso l'Agenzia internazionale dell'energia (AIEA). La ricerca sulla fusione è molto interessante perché può creare innovazioni tecnologiche nei superconduttori o nella stampa 3 D, che saranno applicabili in altri campi, come la medicina. Bernard Blanc, direttore dello sviluppo nucleare di Assystem, vuole credere che questi miliardari affrontino il tema dell'energia e della protezione del clima, per i quali "la fusione è una vera risposta". Anche se è anche un'opportunità per "sviluppare nuove tecnologie in altri settori, come nel caso del programma spaziale. La fusione funge da incubatore tecnologico.
Accanto a queste startup, tre mostri dell'industria e della ricerca intraprendono l'avventura della fusione. Lockheed Martin, il più grande venditore di armi al mondo, ha promesso un reattore a fusione nucleare in cinque anni. "Se hanno identificato una rottura tecnologica, perché non la pubblicano? Bernard Saoutic, ingegnere presso l'Istituto di ricerca sulla fusione del confinamento magnetico (IRFM) del CEA, si meraviglia. Oltre a tempi di sviluppo estremamente brevi, la multinazionale americana assicura che il suo reattore, abbastanza piccolo da essere spostato su un camion, verrà utilizzato per alimentare le città, per spingere aerei e navette. Nonostante le critiche, mantiene la scadenza per 2020. "È una fantascienza completa! Giudice Tony Donné di Eurofusion. L'Istituto Max Planck per la fisica del plasma a Greifswald (Germania) sembra più credibile. Ha inaugurato il Wendelstein 7-X (W7X), un reattore sperimentale che è costato a 1,1 € 1 miliardo. A dicembre, 2015, ha confinato un plasma di un milione di gradi per un centesimo di secondo. Il W7X è uno stellarator, un modello concorrente del tokamak utilizzato per Iter, che è caratterizzato da un posizionamento estremamente complesso delle bobine per creare il campo magnetico. "Offre un'alternativa tecnologica da non dimenticare", avverte Franck Carré, CEA.
Dall'altra parte dell'Atlantico, il potente Institute of Technology (MIT) del Massachusetts è entrato in gara ad agosto 2015. Annuncia lo sviluppo entro dieci anni dal reattore ARC (conveniente, robusto, compatto). Utilizzando nuovi materiali superconduttori chiamati Rebco (ossido di rame di bario di terre rare), appena uscito dal laboratorio, il centro di ricerca assicura che il suo reattore sarà più potente di Iter, il gigantismo in meno. Lato europeo, siamo sedotti dal concetto, ma siamo relativizzati garantendo che ci vorranno almeno trenta anni per lavorare su questi superconduttori per l'uso nell'industria.
Questi attori possono relegare Iter in secondo piano? "Quel che è certo è che la nascita di progetti 100-Milioni di dollari sta minando l'immagine di Iter e i suoi miliardi di dollari! ", Afferma Tony Donné. "Allo stato attuale, Iter rimane la dimostrazione più avanzata. Questa è l'unica macchina che dimostrerà una reazione di fusione, in cui gli altri prototipi dimostrano solo contenimento ", afferma Franck Carré CEA. Perfino Stephen Dean, uno dei fondatori del programma di fusione degli Stati Uniti negli anni 1960, ora presidente di Fusion Power Associates, non seppellisce Iter. È lieto di vedere la fusione rinascere massicciamente negli Stati Uniti, ma afferma che "tutti questi progetti sono lontani anni luce da Iter, l'unico reattore a non più di un passo dalla produzione di elettricità" .
Una fonte pulita di energia
Che Iter sia il primo a raggiungere la fusione o no, tutti concordano sul fatto che è la costruzione di questo reattore, a lungo considerato impossibile, a far rivivere il lavoro sulla fusione. Per Tony Donné, "la consapevolezza dell'imminenza dei cambiamenti climatici è favorevole agli investimenti nella fusione". Il gioco vale la pena: 10 grammi di deuterio e 15 grammi di trizio, due isotopi di idrogeno, sono sufficienti per alimentare un abitante di un paese sviluppato per tutta la vita! Le riserve di deuterio nell'oceano hanno milioni di anni. Per quanto riguarda il trizio, si forma nel reattore dal litio. Un reattore di 1 000 megawatt (l'equivalente di una centrale nucleare francese) emetterebbe solo 250 chilogrammi di elio all'anno, un gas inerte. In caso di incidente, il plasma si disperderebbe in pochi secondi e il reattore si fermerebbe senza altre conseguenze.
Tuttavia, la fusione è, secondo i suoi sostenitori, in un variegato mix energetico. "In 2100, avrebbe dovuto trovare il suo posto nella produzione elettrica mondiale", prevede Bernard Blanc di Assystem. Altri evocano persino 2060. "La diffusione della fusione dipenderà dalla buona volontà delle comunità. Con la fusione, risolviamo un grave problema dell'umanità: l'energia ", afferma Richard Kamendje dell'AIEA. Una promessa fatta al mondo per oltre sessant'anni. E se questa volta fosse buono?
I cinque principali progetti in concorso
Iter: il più noto(e il più costoso! )
Prima fusione: 2029
Investitori: Unione Europea, Svizzera, Russia, India, Corea del Sud, Stati Uniti, Giappone, Cina
L'International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), in costruzione a Cadarache (Bocche del Rodano), è il più grande progetto di fusione al mondo, con un budget di 15 miliardi di euro. Non produrrà elettricità, ma comprenderà meglio i plasma per dare vita a un reattore preindustriale in 2050.
Fusione generale: la più semplice
Primo reattore: 2025
Investitori: Bezos Expeditions, Cenovus, fondo sovrano della Malesia ...
Situata in Canada, vicino a Vancouver, la start-up General Fusion ha acquisito un modello di fusione testato negli anni 1970. Si tratta di mantenere il plasma per confinamento magnetico, come Iter, e per confinamento inerziale come Laser Megajoule, a Barp (Gironda). Ma i laser sono costosi, General Fusion li sostituisce con pistoni a vapore, una soluzione più robusta ed economica.
Lockheed Martin: il più misterioso
Reattore commerciale: 2020
investitore: Lockheed Martin *
Quando il grande conglomerato di difesa e aerospaziale americano ha deciso di investire nella fusione nucleare, ha sorpreso tutti. In particolare, Lockheed Martin afferma di essere in grado di commercializzare un reattore in meno di cinque anni. Oltre alla fornitura di energia, la multinazionale garantisce che il suo reattore sarà utilizzato per la propulsione navale, aerea e spaziale.
MIT: il più credibile
Prototipo: 2025
Investitore: Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti
Anche il famoso istituto di tecnologia del Massachusetts (MIT) ha il suo progetto di fusione: il reattore ARC. È molto simile a Iter, tranne per il fatto che utilizza materiali superconduttori di nuova generazione. Avrebbero creato un reattore più piccolo e più potente. Tuttavia, questi nuovi materiali stanno uscendo dai laboratori. Sarà comunque necessario testarli in un ambiente industriale.
Tri Alpha: il più sensazionale
Nessuna data precisa
gli investitori: Goldman Sachs, Capitale Vulcaniana, Venrock ...
La società americana Tri Alpha ha fatto star bene 2015 trattenendo un plasma di 10 milioni di gradi Celsius per cinque millisecondi. Un'impresa che si pensava fosse riservata a grandi istituti di ricerca e non a una piccola start-up. Tri Alpha vuole andare oltre gli altri creando una fusione senza produzione di neutroni, che danneggia le macchine.
* Il fatto che il leader mondiale nella difesa sia così interessato alla fusione è molto emblematico di ciò che il mondo dovrebbe essere una volta che la fusione è stata padroneggiata:la guerra totale contro l'ambiente.