Richiesta di diritto di replica al CEA

Richiesta di diritto di replica al CEA

Richiesta di diritto di replica, indirizzata al CEA

a seguito della pubblicazione di un testo che ledere la mia reputazione

23 gennaio 2012

29 marzo 2012: nessuna risposta

Il 17 novembre 2011 il CEA ha pubblicato sul proprio sito un testo che qualifica i miei scritti come mancanza di onestà intellettuale. Ecco, in esteso, il testo in questione, 4.625 parole, trentamila caratteri:

Risposta all'articolo « ITER Cronaca di un fallimento annunciato » di Jean-Pierre Petit, pubblicato il 12 novembre 2011 sulla rivista Nexus, preparata dal Commissariato all'Energia Atomica e alle Energie Alternative. Il 17 novembre 2011.

Introduzione L'argomentazione sviluppata dall'articolo di Mr J.P. Petit, membro dell'associazione antinucleare francese « Sortir du nucléaire », volta a contestare il progetto ITER alimentando paure irrazionali, si basa su estratti, fuori contesto, di una tesi di dottorato recentemente preparata all'Istituto di Ricerca sulla Fusione per Confinamento Magnetico del CEA e difesa nel novembre 2010 presso la Scuola Dottorale dell'École Polytechnique sul tema specifico dei fenomeni di disruption che possono verificarsi durante il funzionamento di ITER.

Una disruption, fenomeno noto da tempo, è un'instabilità che può svilupparsi all'interno di un plasma di Tokamak. Carica di un'energia elevata, porta alla rottura del confinamento magnetico e si traduce in una scarica elettrica intensa verso la parete della camera a vuoto, inducendo il rischio di danneggiarla.

Questa tesi di grande qualità si basa su 50 anni di lavori di una comunità scientifica mondiale composta da migliaia di professionisti in tutto il mondo, e rappresenta la base riconosciuta del dibattito scientifico attualmente in corso su questo tema.

Esiste una vasta letteratura sul tema delle disruption, in particolare negli articoli pubblicati regolarmente sulla rivista « Nuclear Fusion ». Costituiscono la base fisica ufficiale e pubblica della progettazione di ITER.

Osservando che l'articolo di Mr J.P. Petit seleziona solo estratti scelti con intento deliberato di lavori che giustamente evidenziano l'attenzione che la comunità scientifica deve prestare ai fenomeni di disruption, non si può che concludere che Mr J.P. Petit abbia una chiara intenzione polemica e maliziosa, e certamente non un lavoro di qualità scientifica condotto con spirito critico costruttivo e finalizzato a far avanzare il tema.

Siamo afflitti dal constatare la leggerezza con cui informazioni scientifiche pubblicate su riviste di prestigio internazionale, i loro autori, ma anche i lettori dell'articolo stesso, vengono manipolati per fini partigiani estranei alla ricerca e al progresso delle conoscenze.

Con un comportamento intellettualmente disonesto, Mr J.P. Petit si disqualifica automaticamente dal dibattito, sia scientifico che sociale.

Il presente documento ha lo scopo, da un lato, di rispondere ai punti più grossolanamente errati dell'analisi di Mr J.P. Petit, sia dal punto di vista scientifico che da quello della mancata comprensione del contesto generale delle ricerche, e, dall'altro, di fornire al lettore le chiavi principali per comprendere tale contesto e il ruolo esatto che ITER deve svolgere nelle ricerche sulla fusione magnetica nei decenni a venire.

Analisi delle critiche di Mr J.P. Petit.

L'argomento principale di Mr J.P. Petit è che ITER non potrebbe resistere alle disruption, che corrispondono a una rapida interruzione del plasma. Analizziamo punto per punto le critiche formulate nell'articolo (gli estratti dell'articolo sono in corsivo).

p.91, « Da questa lettura si ricava che la fusione per confinamento magnetico e la fisica dei tokamak, estremamente complessa, non sono affatto padroneggiate dai teorici. Nessuna modellizzazione del comportamento del plasma contenuto in queste macchine è rappresentativa, nel senso che sarà e rimarrà a lungo impossibile gestire, anche con i supercalcolatori più potenti al mondo, un problema che coinvolge da 10 20 a 10 22 particelle elettricamente cariche, interagenti tra loro ».

Queste affermazioni sono sorprendenti da parte di qualcuno che si dichiara un « esperto emerito della fisica dei plasmi ». Non mancano esempi di teorie e modelli che funzionano molto bene anche con un gran numero di particelle. Si è infatti dimostrato che la Magnetoidrodinamica (MHD) è una scienza che permette di descrivere la dinamica di un plasma o di un fluido conduttore che contiene un numero molto elevato di particelle. Le potenze di calcolo disponibili attualmente permettono perfino simulazioni in scala reale. A meno di mettere in discussione i propri lavori, a cui Mr J.P. Petit apparteneva da più di 20 anni, non può seriamente sostenere che sia impossibile simulare un sistema dinamico con un gran numero di particelle.

Tuttavia, nessuno ha mai affermato che i tokamak dovessero essere progettati sulla base di simulazioni numeriche. In pratica, le specifiche tecniche di un tokamak riguardanti la loro resistenza alle disruption si basano su « leggi », dette « leggi-ingegneristiche », che riguardano le energie e i tempi caratteristici coinvolti in questo processo. I valori scelti per ITER sono stati validati da esperimenti condotti su un gran numero di tokamak per oltre mezzo secolo. Le simulazioni numeriche delle disruption sono apparse solo di recente, in particolare nella tesi di Mr C. Reux, cui Mr J.P. Petit fa grande riferimento.

In effetti, i risultati sono molto incoraggianti, anche se la loro precisione può ancora essere migliorata. Va nuovamente sottolineato che queste simulazioni rappresentano un ulteriore approfondimento nella comprensione dei plasmi dei tokamak, e non la base della progettazione di ITER, già da tempo validata dalle « leggi ingegneristiche » menzionate in precedenza.

p.91: « Tutti i tokamak del mondo, compresi Tore Supra e JET, sono diventati ingestibili, a causa di cause estremamente varie ».

Questa affermazione è ovviamente errata e del tutto falsa: Tore Supra e JET funzionano in modo soddisfacente e perfettamente sicuro dal 1988 e dal 1983 rispettivamente, cioè più di 20 anni per Tore Supra e quasi 30 per JET. Le disruption si verificano regolarmente in queste due macchine (come in tutte le altre), ma non hanno mai portato a una distruzione né a una perdita di confinamento di prodotti tossici, come immagina Mr Petit. Trenta anni di funzionamento senza incidenti certamente non costituiscono una situazione « ingestibile »!

p.92: « le disruption … generano forze in grado di deformare le strutture parietali come pagliuzze ». Gli elementi della prima parete e delle strutture dei tokamak, e in particolare di ITER, sono naturalmente progettati per resistere alle forze generate dalle disruption, comprese quelle più potenti immaginabili. Questi elementi sono disposti in modo da minimizzare le correnti elettriche che vi circolano durante una disruption, limitando così le forze di trazione che potrebbero subire. Inoltre, in caso di situazioni estreme che causino danni superficiali a questi elementi, questi ultimi sono progettati per essere sostituibili.

La fotografia mostrata nell'articolo e tratta dalla tesi (elemento di Tore Supra danneggiato a causa di una disruption) è in questo senso esemplare: si tratta di un « ago » (elemento della prima parete) torcito su Tore Supra a causa di una disruption: è stato sostituito, i percorsi di corrente sono stati corretti, e Tore Supra ha funzionato regolarmente dopo!

È certo che durante la fase di messa in servizio progressiva di ITER, si incontreranno situazioni di questo tipo e i difetti riscontrati saranno corretti, come avviene in ogni impianto industriale o di ricerca nella sua fase iniziale di funzionamento (cfr. la situazione del CERN nel 2009). Naturalmente, la macchina sarà testata con correnti più basse del valore nominale, per minimizzare i danni potenziali durante questa fase di messa a punto.

p.93: « i fulmini che si producono inevitabilmente raggiungeranno 15 milioni di ampere (150 milioni di ampere sul suo successore DEMO). Impatti di tale potenza perforeranno la camera a vuoto. Il beryllio … sarà vaporizzato e disperderà il materiale di cui è composto, insieme al trizio; radioattivo, contenuto nella camera ». Questa affermazione è doppiamente falsa. Supponendo che, in condizioni estreme, si verifichi una perforazione della camera a vuoto su ITER a causa di una disruption, non ci sarà alcun rilascio di beryllio o di trizio al di fuori dell'impianto: la camera a vuoto è circondata da una serie di barriere di contenimento che non saranno influenzate dalle disruption. Inoltre, DEMO non funzionerà certamente a 150 MA, ma a correnti dell'ordine di quelle di ITER (15-20 MA). Le estensioni avventate e categoriche di Mr Petit dimostrano la sua profonda mancanza di conoscenza della fisica e della tecnologia dei tokamak.

p.93: « le forze di Laplace, che si misurano in migliaia di tonnellate, potranno deformare le strutture della macchina, imponendo la loro sostituzione, o persino la ricostruzione totale dell'impianto ».

Misurare le forze in tonnellate è più che sorprendente da parte di una persona che si dichiara fisico.

Una forza si misura in Newton e una massa in grammi o tonnellate. Le forze di Laplace indotte in ITER sono stimate possano raggiungere miliardi di Newton. Gli elementi strutturali di ITER sono progettati per resistere a forze di diversi miliardi di Newton – non sarà quindi in alcun caso necessario sostituirli. JET resiste da 30 anni a disruption che generano forze di diversi miliardi di Newton. L'impianto è costruito per sopportare senza deformazione tali forze.

p.94: « non esiste alcun modo per estendere e riutilizzare i dati esistenti … questi incidenti, inevitabili durante l'implementazione, potrebbero portare alla distruzione di ITER già nei primi test ». Queste affermazioni categoriche sono errate. Esistono infatti mezzi e codici molto affidabili per stimare le correnti dette « di halo » legate a una disruption, il livello di asimmetria di queste correnti nella direzione toroidale, nonché le forze esercitate sulla camera a vuoto. Questa stima è consolidata a partire da una base di dati (« ITER disruption database ») alimentata dalle osservazioni su un gran numero di tokamak di diverse dimensioni. Come già menzionato, esistono anche simulazioni numeriche MHD sempre più precise che permettono di stimare in modo indipendente la natura fine delle disruption, ma queste non sono state utilizzate per progettare ITER, poiché le decisioni prese sono anteriori allo sviluppo di queste tecniche di simulazione. Ora queste sono utilizzate per una comprensione fine, verifica e supporto alla definizione dei test di avviamento, delle esperienze future e all'elaborazione dei risultati. Menzioniamo nuovamente che i test di avviamento di ITER si svolgeranno con corrente di plasma ridotta (come per qualsiasi altra macchina) con un aumento progressivo della potenza, quindi in condizioni senza rischio per l'integrità della macchina.

p.94: « sperare un giorno di far funzionare un tokamak senza disruption è altrettanto irrazionale quanto immaginare un sole senza eruzioni solari, una meteorologia senza venti né nuvole, una cottura in una pentola piena d'acqua senza vortici ». Un tokamak può funzionare senza rischio di disruption se il plasma è stabile rispetto ai modi MHD. In pratica, è il regime di funzionamento normale della maggior parte dei tokamak, e ITER non farà eccezione. È importante qui non confondere instabilità e turbolenza. Una disruption è dovuta a un'instabilità perfettamente deterministica. Se un plasma è stabile rispetto a questa instabilità, non c'è motivo che si verifichi, in base alla riproducibilità di una fisica deterministica. Questo punto molto importante è stato confermato dall'analisi della base di dati ITER già menzionata: non c'è carattere casuale nell'attivazione di una disruption, anche se la fisica in gioco è complessa. Una turbolenza (l'immagine della pentola) è associata a una molteplicità di instabilità su piccola scala. In effetti, una turbolenza è caotica. È inevitabile, ma non porta a una disruption. Una disruption può entrare in regime turbolento, ma solo in un secondo momento, dopo l'attivazione dell'instabilità primaria. A questo riguardo, la figura mostrata da Mr J.P. Petit come illustrazione è fuori luogo: corrisponde a una turbolenza che non ha nulla a che fare con una disruption.

Naturalmente, uno degli obiettivi di ITER è sviluppare uno scenario stabile rispetto alle disruption. Una volta trovato questo scenario, non c'è alcuna ragione perché diventi disruptivo spontaneamente.

p.95: « le disruption possono danneggiare qualsiasi elemento di un tokamak, incluso il suo sistema superconduttore di magnetizzazione, cui ricordiamo che contiene l'energia di una portaerei Charles de Gaulle lanciata a 150 km/h ». Questa affermazione è nuovamente falsa. La camera a vuoto sarà protetta da una copertura prevista per fermare i neutroni da 14 MeV derivanti dalle reazioni di fusione, e a maggior ragione gli elettroni veloci derivanti dalle disruption, che quindi non raggiungeranno l'anello magnetico. Ripetiamo nuovamente che gli elementi strutturali, tra cui l'anello superconduttore, sono progettati per resistere a una disruption. L'energia coinvolta in una disruption non ha nulla a che vedere con l'energia dell'anello toroidale. Si tratta piuttosto del contenuto energetico del plasma (circa 350 megajoule per un plasma ITER a piena potenza) e dell'energia del campo magnetico detto poloidale (circa 400 MJ) – i due non liberati contemporaneamente – quindi nulla di paragonabile ai 51 gigajoule menzionati, né con qualsiasi portaerei lanciata a 150 km/h, anche se fosse il Charles de Gaulle.

p.95: « se volessimo offrire un'immagine dell'implementazione di un tokamak, dovremmo immaginare un operaio di fronte a una caldaia e a qualche strumento di misura. Se l'ago di uno di questi accusa anche il minimo tremito, l'unica azione possibile consiste nel sommergere il fuoco con un idrante » Ancora una volta, mancanza di comprensione di cosa sia un Tokamak e manipolazione dei fatti a fini partigiani. Tore Supra è dotato di 40 strumenti di misura in continuo, JET di circa 80 e ITER ne avrà ancora di più. Parlando di « qualche strumento di misura » è almeno riduttivo. Per quanto riguarda l'« idrante », l'intervallo di tempo stimato per fermare o rallentare gli elettroni veloci è dell'ordine di 10 ms. Si stima che sia necessario iniettare 10 22 elettroni per metro cubo per un arresto « dolce » (cfr. il documento di riferimento « ITER Physics Basis » che fornisce le basi per il dimensionamento fisico di ITER, pubblicato su Nuclear Fusion e sottoscritto da tutta la comunità mondiale). Non è compito impossibile!

In effetti, lo studio dell'iniezione massiva di gas come mezzo per fermare gli elettroni veloci è proprio l'oggetto della tesi di C. Reux. Altre tecniche sono in corso di studio da diverse equipe nel mondo, tra cui una del CEA, con l'obiettivo di selezionare quella che presenta le migliori prestazioni al minor costo.

I risultati attuali sono incoraggianti, e si può ragionevolmente pensare che una, o addirittura più, di queste metodologie innovative, al di là di quella già disponibile, saranno pronte nel 2019-2020 per il primo plasma di idrogeno e con ancora maggiore probabilità nel 2026 con il primo plasma di deuterio-trizio.

p.95: « ci si può stupire che l'autorità di sicurezza nucleare non abbia mai menzionato questa pericolosità …» È davvero mal conoscere cosa siano le autorità di sicurezza nucleare dei 7 partner di ITER (Giappone, Corea del Sud, India, Cina, Stati Uniti, Federazione Russa, Unione Europea) e della Francia pensare anche solo per un istante che avrebbero potuto non menzionarla, se queste disruption fossero davvero pericolose come immagina Mr Petit.

La sua frase maliziosa vuole far credere che le disruption siano state nascoste a varie autorità di valutazione. Naturalmente non è così. Le disruption sono ampiamente discusse nella letteratura, in particolare più di 35 pagine le sono dedicate nel « ITER Physics Basis », pubblicato sulla rivista Nuclear Fusion nel 2007 (completando il rapporto iniziale del 1999).

Le pubblicazioni internazionali su questo tema si contano a centinaia. Suggestione che il tema sia stato eluso, o addirittura nascosto, è l'esatto opposto della realtà.

Ciò che è sorprendente è che Mr J.P. Petit, che si vanta di un approccio scientifico, basi le sue affermazioni categoriche principalmente su una lettura superficiale dei lavori della tesi di Mr Reux, e ignori superbamente le migliaia di pagine dedicate a questo tema delle disruption nelle riviste scientifiche unanimemente riconosciute. Non si può quindi che stupirsi del suo stupore.

*** Dopo aver dimostrato l'esagerazione delle affermazioni di Mr Petit, ora è necessario rispondere in modo sintetico alle legittime domande dell'opinione pubblica sul progetto di ricerca ITER: qual è esattamente il funzionamento del tokamak ITER e la sua situazione di fronte alle disruption?

Ricerche sulla fusione magnetica e il ruolo di ITER La ricerca sulla fusione nucleare, per via di confinamento magnetico, è una ricerca detta « sociale », nel senso che mobilita un insieme il più coerente possibile di competenze scientifiche e tecniche per raggiungere un obiettivo unico: sviluppare, in condizioni di sicurezza quanto più desiderate, una fonte di energia basata sul principio di fusione di due nuclei leggeri. Monsieur Petit, nella sua introduzione, ricorda giustamente che, in forma molto rapida, si può parlare della domesticazione sulla Terra dell'energia di fusione, questa energia prodotta nelle stelle, e in particolare nel Sole. Un compito di grande portata, effettivamente, al quale si vuole dedicare!

Questa sfida, perché è proprio una sfida, consiste innanzitutto nel verificare che tali reazioni siano realizzabili sulla Terra, e inoltre che lo siano a « scala umana ». La buona notizia, il risultato tangibile e notevole apportato dalla comunità scientifica, è che è effettivamente possibile trovare un punto di funzionamento per questa reazione di fusione nucleare compatibile con una realizzazione « umana ».

In altre parole, il dimensionamento della fisica a cui si fa riferimento indica che un reattore di questa natura è concepibile in impianti industriali comparabili a quelli che conosciamo per la produzione massiccia di elettricità attualmente.

Ciò rappresenta un passo decisivo nel proseguimento di questa ricerca. Questo passo è stato compiuto alla fine degli anni '90, in particolare grazie a una dimostrazione sperimentale sul tokamak europeo JET, universalmente celebrata e che ha chiuso così una lunga, ma decisiva, fase della storia della fusione: la « fase dei pionieri ». Già diversi libri specialistici sono stati scritti su questa fase della storia della fusione, ma è importante sottolineare le conclusioni principali in termini accessibili al grande pubblico e alle persone interessate alle nostre scelte di società.

Questa fase dei pionieri è tipicamente divisa in due epoche: la prima copre due decenni tra la « declassificazione » delle ricerche (1958) e la decisione di costruire il JET (1980); la seconda epoca copre i due decenni successivi, caratterizzati dall'exploitation dei grandi tokamak, di cui il più grande è ancora oggi JET, e che ha portato alla decisione collettiva di costruire ITER (2005).

Nella prima epoca, sono state esplorate numerose vie in tutto il mondo, cercando in modo fortemente competitivo di sviluppare ciò che chiamiamo la configurazione magnetica, cioè questa « scatola » immateriale incaricata di contenere questo plasma estremamente caldo, di cui tutti comprendono che nessun muro materiale può contenerlo.

La configurazione arrivata in testa per molto distacco in questa competizione è la configurazione tokamak, proposta dai ricercatori russi, e non ancora superata.

Altre configurazioni sono state semplicemente scartate, ma alcune vie alternative sono state conservate e sono ancora attuali. Se la configurazione tokamak è arrivata in testa, questo non significa che sia perfetta o ideale.

La seconda epoca è consistita nel definire le prestazioni della configurazione tokamak, cioè nell'elaborare le « leggi-ingegneristiche » che permettono di estendere i risultati ottenuti per la progettazione di un reattore.

È fondamentale capire qui, come in ogni processo industriale, che stabilire delle « leggi ingegneristiche » non richiede la comprensione completa della fisica sottostante a un fenomeno.

È ciò che è avvenuto, ad esempio, nell'aeronautica: i nostri aerei volano da più di 100 anni, i nostri razzi arrivano sulla Luna da più di 40 anni, ma la fisica della turbolenza intorno all'ala di un aereo, sebbene compresa nei suoi grandi tratti, non è ancora completamente « risolta » e fa ancora oggetto di ricerche. Le prime automobili sono state sviluppate e commercializzate da persone che non padroneggiavano la termodinamica del motore a scoppio nella sua complessità. Il processo normale in una ricerca di questo tipo, ricordiamo che la sua vocazione non è semplicemente la conoscenza per la conoscenza, ma la conoscenza per rispondere a un bisogno e richiede lo sviluppo di un equipaggiamento o di un processo innovativo che integra numerosi saperi e saper fare, consiste sempre nel combinare informazioni sperimentali (costruiamo prototipi, li facciamo funzionare, misuriamo i parametri di studio e analizziamo i risultati per modellare il sistema in funzione e quindi padroneggiarlo), informazioni teoriche (ci chiediamo sui processi fisici che regolano il fenomeno, poniamo equazioni, le risolviamo e le confrontiamo con i risultati sperimentali), ma anche « modelli ingegneristici », che riproducono i comportamenti in modo ad hoc e che sono generalmente leggi semplici con parametri regolati sull'esperimento. È l'iterazione costante tra queste attività che permette un progresso regolare verso il risultato.

Monsieur Petit fa un amalgama a questo livello in tutta la sua analisi, e se è vero che la fisica dei plasmi è ancora lontana dal essere compresa nei suoi aspetti più fondamentali, è totalmente falso affermare che questa conoscenza sia un prerequisito per il corretto funzionamento di ITER.

È un po' troppo in fretta ignorare, o immaginare in modo ben ingenuo, il processo completo che sottende ogni ricerca applicata. Tuttavia, ovviamente, la comunità scientifica della fusione non smette i suoi sforzi di comprensione fondamentale, perché è la chiave ultima dell'ottimizzazione di un tale processo. I progressi delle simulazioni al massimo livello mondiale, l'utilizzo massiccio dei mezzi di calcolo più avanzati ne sono la prova, se ce n'era bisogno. La stessa Francia può fregiarsi di condurre questa ricerca tra i leader mondiali in alcuni fronti, tra cui quelli dei processi turbolenti che regolano il confinamento del plasma, chiave delle prestazioni, e della magnetoidrodinamica (MHD) non lineare, che regola la stabilità dello stesso plasma.

Monsieur Petit, che si dichiara ex-specialista di MHD, non può non essere a conoscenza dei notevoli progressi delle simulazioni MHD dei plasmi di tokamak, alcune delle quali condotte da Mr Cédric Reux nella tesi così generosamente citata da Mr Petit stesso.

Allora, che cosa è ITER e qual è il suo ruolo esatto? Se c'è un'idea che resiste quando si parla di ITER, è proprio quella di confondere questo progetto complesso e di grandi dimensioni con la fine della storia.

Prima di porsi la domanda su cosa sia ITER, è necessario comprendere bene cosa non sia. ITER non è un reattore di fusione, né a scopo commerciale né a scopo prototipo.

ITER è invece una macchina di ricerca avanzata, frutto della sintesi collettiva e completa dei risultati dell'epoca dei pionieri, che, ricordiamo ancora una volta, ha validato la fattibilità scientifica della fusione magnetica. Questi lavori avrebbero potuto concludere, ad esempio, che la fisica richiedeva una « macchina » di 100 metri di diametro, o un campo magnetico incompatibile con quanto fisicamente immaginabile. Non è il caso, e sono proprio le leggi di scala sviluppate e testate con la dovuta rigore scientifico che ci permettono di affermarlo. I risultati di JET alla fine degli anni '90 hanno infatti confermato che utilizzando il miscuglio reale di deuterio e trizio si otteneva proprio ciò che si era estratto dai risultati in deuterio puro. Mr Petit ha ragione quando dice che la presenza di trizio è indispensabile per la produzione della reazione di fusione, ma ha torto quando insinua che non lo si utilizzi perché è costoso o « pericoloso ». Non c'era alcuna ragione valida per fare tutti i sviluppi e i test con il trizio su JET, quando si sapeva che si poteva estendere il comportamento dei plasmi di fusione (e in questo caso a partire dai grandi principi della meccanica quantistica) dai plasmi di deuterio.

La questione del trizio è essenzialmente separabile dal resto della questione di fisica, e la sua presenza diventa necessaria solo quando si passa alla « vera grandezza », proprio uno dei primi ruoli di ITER.

A ITER sono state assegnate, e da anni 1990, missioni scientifiche precise, legate a domande alle quali si prevede che possa rispondere, o a estensioni che si prevede possa confermare perché sarà il primo a poterle ottenere in vera grandezza. Queste missioni scientifiche sono essenzialmente di tre tipi:

• Produrre plasmi di deuterio e trizio per i quali l'energia rilasciata dalla reazione supera l'energia necessaria per mantenere il processo. Abbiamo fissato un fattore di amplificazione desiderato di circa 10 tra la potenza iniettata per innescare la reazione e la potenza raccolta all'interno del plasma. Per ottenere questo risultato fondamentale, ITER dovrà non solo confermare che le estensioni sono corrette, ma contribuirà anche a fornire risultati fondamentali sul comportamento di tali plasmi, in termini di confinamento e stabilità.

• Produrre plasmi di deuterio e trizio per i quali l'energia rilasciata dalla reazione contribuisce in modo significativo al mantenimento del processo, e inoltre in condizioni di durata che prefigurano il funzionamento del reattore, cioè che si avvicinano a ciò che chiamiamo la stazionarietà. Questa seconda condizione impone vincoli aggiuntivi sul supporto della corrente di plasma da parte di sistemi di potenza aggiuntivi.

• Infine, testare regimi vicini a quelli che chiamiamo l'ignizione, cioè regimi in cui si cerca di minimizzare la potenza totale iniettata, al fine di meglio definire il punto di funzionamento di un futuro reattore. In relazione alle missioni scientifiche assegnate a ITER, ITER segna anche l'inizio di un'epoca nuova per la fusione nel senso che deve anche dimostrare la fattibilità tecnologica del processo.

Ciò significa chiaramente che ITER deve dimostrare, in ultima analisi, che la fusione magnetica è o non è un processo che può condurre a una filiera di reattori nucleari completamente diversi da quelli esistenti attualmente.

Questo obiettivo è preso con la massima serietà da tutti gli attori, che svolgono ciascuno il proprio ruolo. Il team ITER è responsabile di proporre una macchina che, in ultima analisi, debba svolgere questa missione, nonché di proporre i protocolli sperimentali che, uno per uno, dovranno essere validati dall'Autorità di Sicurezza Nucleare, prima di ogni messa in servizio e di ogni introduzione di trizio nella macchina.

Come accennato sopra, ITER può funzionare, e di fatto funzionerà, senza trizio fino a quando tutte le fasi non saranno state validate.

È la ragione principale per cui il piano sperimentale di ITER prevede attualmente tra 5 e 7 anni di funzionamento prima dell'introduzione di trizio.

Successivamente, ITER procederà per fasi con trizio fino alle prestazioni previste. In questo processo, l'insieme dei componenti e dei processi fisici saranno nuovamente testati, modellati e confrontati con le previsioni, continuando così il progresso del processo, ma questa volta in modo integrato. I risultati, se saranno quelli previsti oggi, permetteranno di validare la fusione magnetica come un processo sufficientemente maturo per considerare la fase successiva di prototipazione di reattore (spesso chiamato DEMO) con in particolare dimensioni di industrializzazione e redditività, che sono assenti dalle missioni di ITER.

La pagina del sito del CEA da cui proviene questo documento,

http://www-fusion-magnetique.cea.fr/en_savoir_plus/articles/disruptions

che presenta anche la sua traduzione in lingua inglese.

Prima osservazione, riguardante "la produzione di estratti tagliati", gli autori (anonimi) di questo documento hanno trascurato questo testo più completo, disponibile da mesi sul mio sito e basato su 880 righe estratte dalla tesi di Cédric Reux:

Nel settembre 2011 si è tenuto a Princeton, negli Stati Uniti, un convegno dedicato ai futuri tokamak ad alta potenza:

http://advprojects.pppl.gov/ROADMAPPING/presentations.asp

A questo convegno il professor Glen Wurden (20 anni di esperienza su macchine a fusione e tokamak):

ha presentato una comunicazione intitolata:

Cioè:

Esame dei rischi e delle conseguenze delle disruption nei grandi tokamak

http://advprojects.pppl.gov/ROADMAPPING/presentations/MFE_POSTERS/WURDEN_Disruption_RiskPOSTER.pdf

Le sue conclusioni sono identiche alle mie.

Quando questa comunicazione era in formato PowerPoint, l'autore aveva incluso due video. Il primo era destinato a illustrare ciò che accade durante l'esplosione di una carica esplosiva. Ecco la pagina 18 in questione:

Durante la sua presentazione, ha fatto sentire il rumore prodotto da un chilo di esplosivo ad alta potenza (posizionato sotto una tenda blu, nell'immagine a sinistra).

Ecco la stessa pagina, tradotta in francese, la freccia indica l'immagine in questione.

****Per vedere questo primo video

In una conversazione telefonica di un'ora e mezza che abbiamo avuto, gli ho detto che volevo che i francesi potessero prendere conoscenza di questi video, e me li ha subito inviati.

Più avanti, alla pagina 25, Wurden presenta un filmato, registrato a 2000 immagini al secondo, che mostra gli effetti di un'avalanche di elettroni scollegati sulla parete del tokamak TFTR. In questo esperimento, l'intensità della corrente del plasma era di 1,6 milioni di ampere. La disruption genera una scarica di elettroni scollegati di 700.000 ampere. Di seguito ho messo direttamente la pagina tradotta in francese, circondando in rosso l'immagine associata a questo secondo video:

****Per vedere questo secondo video.

Queste immagini potrebbero confondere alcuni lettori. In realtà, ciò che mostra questo filmato è una serie di immagini in negativo, le parti scure emettono invece luce. Di seguito ho estratto alcune immagini realizzando un'inversione nero/bianco.

Si vede la pioggia di detriti causata dall'esplosione di una lastra di rivestimento a causa dell'impatto di un'ondata di elettroni scollegati, corrispondente a 700.000 ampere. Questo fenomeno, non controllabile, può colpire qualsiasi parte della camera, inclusa la parte di questa prima parete che sarà ricoperta da un sottile centimetro di berillio (estremamente tossico e cancerogeno). Ricordate che per ITER il coefficiente di amplificazione per effetto valanga (calcolato) che trasforma elettroni termici in elettroni relativistici (dotati di energie da 10 a 30 MeV) è di 1016, contro 104 per JET e Tore Supra. Le intensità delle disruption su ITER sono state valutate a 11 milioni di ampere.

Nell'articolo che ha provocato le dieci pagine di risposta del CEA, riprodotte all'inizio della pagina, viene menzionata una fotografia scattata nella macchina Tore-Supra. Il tono suggerisce che tutto oggi sia tornato nell'ordine, sotto controllo. Per informazione, questo è stato commentato in un convegno tenutosi nel 2011. Si veda l'estrazione seguente:

Tra le immagini 1 e 2 si vede che passa solo mezzo millesimo di secondo (da cui la difficoltà di intervenire quando ci si trova di fronte a un fenomeno così breve). L'impatto della scarica di elettroni scollegati, relativistici (chiamati runaway dagli anglosassoni), è visibile nel piccolo cerchio rosso della figura 1. È molto concentrato. Questo impatto, qui su piastrelle di un composto CFC di carbonio, provoca immediatamente lo strappo e l'ionizzazione degli atomi, che invadono la camera. Da qui l'immagine 3, completamente saturata di luce emessa. La figura 4 mostra i frammenti di carbonio espulsi. Provate a immaginarlo con del... berillio.

Solo una breve osservazione. Se avete letto i miei o i miei lavori sui tokamak, avrete notato che il campo magnetico che cerca di controllare ioni ed elettroni possiede linee di forza a forma di spirali poco avvolte (linee bianche con frecce, sullo sfondo del plasma, rosso).

Senza questa componente "poloidale", creata dalla corrente del plasma, questo campo non spiralerà. Le linee di forza sarebbero semplici cerchi (blu).

Campo magnetico "toroidale" (linee di campo blu, bobine rosse)

Ma poiché le bobine sono più strette vicino all'asse della macchina, il campo che creano in questa regione è più intenso. Ora:

• I plasmi fuggono dalle regioni dove il campo magnetico è intenso.

Su questa base è nata l'idea di confinarli, perché il campo era più intenso vicino ai bobinaggi, indipendentemente dal fatto che fossero o meno superconduttori.

Allora si oppongono due forze. Le forze di pressione che regnano nel plasma, che crescono con la sua densità e temperatura, secondo la relazione

p = n k T

dove p è la pressione, n il numero di ioni per unità di volume e T la temperatura assoluta. k è la costante di Boltzmann, che vale

k = 1,38 10-23

Possiamo riassumere questa storia del confinamento invocando una pressione magnetica:

In una camera toroidale, dotata di bobine, il campo è più intenso vicino all'asse, dove le spire sono più strette. Allora la pressione magnetica, più forte, tende a spingere il plasma. Non è una buona cosa...

Nel 1951 l'americano Lyman Spitzer (1914-1997), pioniere mondiale nella fisica dei plasmi, suggerì immediatamente di torcere la camera facendola assomigliare a una striscia elicoidale.

L. Spitzer, deceduto nel 1997

Così nacque l'idea del Stellarator.

Il Stellarator

Tutti trovano questa cosa terribilmente complessa (quindi costosa). I ricercatori preferiscono rivolgersi a un'idea che ci viene dal freddo, e che i russi non rivelarono che nel 1958: far circolare nel toro un campo di corrente del plasma, circolare, creato per induzione, che aggiungendo una componente al campo magnetico permette di "far ruotare il plasma" come con una "cucchiaio elettromagnetico". Sembra più semplice di questo incubo che è il Stellarator.

Ma è proprio questa corrente del plasma (1,5 milioni di ampere in Tore Supra, 4,8 milioni nel JET e 15 nel ITER) che genera le disruption. Questa corrente rende tutti i tokamak fondamentalmente instabili.

Nel campo dei plasmi, le instabilità nascono quando il campo magnetico è creato da una corrente che circola nel plasma (è il caso del Sole, che ha anche le sue proprie instabilità MHD, che degenerano in un perfetto analogo delle disruption chiamate eruzioni solari.

Eruzione solare L'immagine sopra è abbastanza esplicativa. Anche se non abbiamo una comprensione precisa di ciò che accade esattamente sotto la superficie del Sole, che è a 6000°C, è probabile che il suo "sottosuolo" sia costituito da "noodles", tubi di corrente, dotati di una geometria complicata. Immaginate una sfera riempita di camere d'aria da bicicletta, più o meno gonfiate. La pressione dell'aria in queste camere è la pressione-plasma. La pressione magnetica è la pressione contraria esercitata dalle tensioni che regnano nel lattice di queste camere-tubi di corrente.

Di tanto in tanto, la pressione plasma che regna in una di queste "camere d'aria" diventa più elevata della sua pressione di confinamento magnetico. Allora questa esce fuori dalla superficie solare, formando una bella arco, visibile sopra. È della MHD al 150%. Questi archi si espandono oltre la superficie del Sole. Nella parte sommitale, le linee di campo magnetico sono meno strette. Ciò significa che il campo magnetico che regna in cima all'arco è meno intenso di quello che si troverà ai suoi "piedi". Ora sappiamo che i plasmi "fuggono dalle regioni dove il campo magnetico è più intenso".

Così i due pilastri di questo arco di plasma si comporteranno come acceleratori naturali di particelle, che trasmetteranno una forte velocità ascendente agli ioni e agli elettroni, i quali entreranno in collisione in cima all'arco. Questa velocità acquisita si trasformerà in agitazione termica, quindi in pressione. Questa pressione farà esplodere la sommità dell'arco come una camera d'aria che non riesce più a contenere la pressione dell'aria.

L'arco si trasformerà allora in due getti di plasma, espellendo ioni ed elettroni che formano un mezzo portato a una temperatura che va da 3 a 10 milioni di gradi. Così si spiega la forte temperatura della corona solare, nonché la violenza delle tempeste che colpiscono l'alta atmosfera terrestre, vicino ai poli magnetici della Terra, quando il Sole si arrabbia.

In basso, a sinistra, ciò che resta di un arco-eruzione solare: un getto ad alta energia. Da noi, le aurore polari sono gli effetti fisici, nell'alta atmosfera delle disruption che si producono periodicamente nel Sole, obbedendo a "leggi-ingegneri" (che è un altro modo di dire che non sappiamo come funziona)

Nel Stellarator, non c'è corrente di plasma, quindi non ci sono disruption! L'idea riprende vita. I giapponesi ne hanno costruito uno. I tedeschi stanno terminando il loro (il Wendelstein 7X di Greiswald, all'Istituto Max Planck).

Guardate le sue bobine, sono... scomode:

50 bobine superconduttrici per il Stellarator tedesco.

Da quando è stata inventata l'elettricità, sappiamo che quando si fa passare una corrente in un anello, esso è soggetto a forze che tendono a farlo esplodere. L'avete tutti visto al liceo.

Negli anni Sessanta, nel mio laboratorio, costruivamo bobine nelle quali passavano 54.000 ampere. Bisognava legarle molto bene, altrimenti le trovavamo... nei muri! (Ricordate che prima di essere teorico, sono stato sperimentatore. A chi obietterebbe che questa esperienza è molto lontana, ricorderò che la mia ultima comunicazione, in un grande convegno internazionale di MHD, a Jeju, in Corea, risale al settembre 2010. Un lavoro fatto... in un garage).

Le bobine della macchina Tore Supra sono semplici cerchi, quindi i problemi di resistenza dei materiali sono minimizzati di conseguenza.

La camera di Tore Supra, a sezione circolare

Le bobine del JET hanno la forma della lettera "D". Ma sono in un piano. Tuttavia, bisogna comunque legarle bene, perché le forze legate a un campo di 5,38 tesla sono considerevoli.

Le bobine del Stellarator tedesco, scomode, pongono problemi di tenuta meccanica. Quindi producono solo 3 tesla (ciò darà una pressione magnetica, di confinamento, tre volte più debole che nel JET). In una camera toroidale, per confinare il plasma, bisogna mirare a un rapporto pressione magnetica su pressione plasma dell'ordine di 10. Se si perde un fattore 3, si è automaticamente limitati in pressione plasma, quindi in densità e temperatura. Il volume del campo del Stellarator tedesco resta modesto: 30 metri cubi, contro 100 metri cubi per il JET e 850 per ITER.

La documentazione disponibile su questo Stellarator tedesco:

Diametro: 16 m Altezza: 5 m Diametro medio del filo di plasma: 5,5 m Campo: 3 tesla Tempo di funzionamento: fino a 30 minuti Sistemi di riscaldamento: microonde, iniezione di neutroni, radiofrequenze Numero di aperture per misure: 250 Volume del plasma: 30 metri cubi Contenuto: da 0,005 a 0,03 gr L'assenza di corrente di plasma protegge il Stellarator dalle disruption.

Più scomodo, più muori....

Una sezione della camera del Stellarator tedesco Wendelstein 7X Dispositivo destinato a contenere le forze di esplosione delle bobine superconduttrici Ciao alla complessità tecnologica!

Il tokamak è salvabile, come macchina che un giorno potrebbe permettere all'uomo di sfruttare l'energia della fusione? Alcuni ne dubitano. Molti, anzi, lo fanno. Il dubbio si diffonde, come una macchia d'olio. Queste maledette disruption rovinano la vita dei ricercatori da decenni! Guardate l'ultima diapositiva della presentazione di Wurden:

La traduzione francese è affidabile. Tutto è riassunto in questa pagina. Vi si trova la paura che il fallimento dei grandi tokamak (quindi di ITER) porti un discredito sulla ricerca di energia per fusione. E poi, all'ultima riga, si vede che Wurden, che collabora con i tedeschi come consulente, tiene d'occhio il Stellarator.

È questa la soluzione? Chi può dirlo. In un "Stellarator gigante", dove si potrebbe creare la fusione, cercare condizioni di plasma in combustione, senza disruption, rimarrebbe il problema, non risolto, della resistenza della prima parete al flusso di neutroni a 14 MeV. Un problema che avrebbe dovuto essere affrontato da tempo con un impianto IFMIF, rimasto... nei progetti.

una pagina sulla fusione aneutronica**

la pagina dedicata alla fusione nucleare

Non ho discusso il progetto russo Z-pinch con Valentin Smirnov. Tuttavia, purché il tempo di equipartizione sia molto maggiore del tempo di transito di Alfvén, la viscosità ionica e la temperatura ionica sono dominanti. Questo ovviamente non dà la massima radiazione, ma darà le temperature ioniche più elevate. Quindi a 26 MA e con la stessa densità lineare mi aspetto che la temperatura ionica sia 1,7 volte il valore precedente che abbiamo ottenuto di 200-300 keV.

H aines mi dice che non ha discusso con Valentin Smirnov, direttore del dipartimento di fusione all'Istituto Kutchatov di Mosca, riguardo al progetto russo. Mi conferma ciò che mi aveva detto a Biarritz, cioè che con i loro 26 milioni di ampere, gli americani dovrebbero aver raggiunto i 500 keV, ovvero cinque miliardi di gradi.

Nella logica, i russi, che stanno costruendo (comunicazione personale di Smirnov) un dispositivo che sviluppa 50 milioni di ampere in 150 nanosecondi, con un "liner sferico" (inventato dal russo Zakharov) e una fonte primaria di energia sotto forma di esplosivo solido, dovrebbero raggiungere logicamente i 18 miliardi di gradi.

T roviamo su Wikipedia. Il documento menziona che l'energia prodotta può essere convertita direttamente, per induzione, come avevo segnalato già nel 2006 (vorrei tanto dare un'occhiata al documento di Miley del 1993 su questo argomento, citato nella pagina).

D ans si trova una tabella che dà in particolare il rapporto tra la potenza prodotta da reazioni di fusione e la perdita per radiazione (bremsstrahlung). Questo rapporto è molto favorevole per la fusione deuterio-trizio. La tabella indica la temperatura minima da raggiungere: 300 keV per il Boro-Idrogeno, ampiamente superata nei Z-pinches. Ma un rapporto Potenza fusione/Potenza persa per radiazione inferiore all'unità (0,57) sembra a prima vista condannare questa filiera.

M a questi risultati di calcolo corrispondono a un'uguaglianza tra temperature ioniche ed elettroniche. In una Z-machine la temperatura ionica è più di duecento volte superiore alla temperatura elettronica. La perdita per bremsstrahlung cresce come la radice quadrata della temperatura elettronica (come la velocità dell'elettrone). Dobbiamo quindi moltiplicare 0,57 per la radice di 227, ovvero un fattore 15. Il fattore potenza prodotta da fusione su perdite salirebbe allora a 8,58.

P erché uno stato così "fuori equilibrio inverso"? Perché durante l'implosione dei fili, ioni ed elettroni acquisiscono velocità identiche (600 km/s). Queste energie cinetiche si trasformano in energia di agitazione termica. Queste termalizzazioni sono molto rapide (meno di un nanosecondo per il gas di ioni, un po' di più per gli elettroni). Ma il tempo caratteristico di equipartizione delle energie, di convergenza verso l'equilibrio termodinamico, è molto più lungo (vedi il documento di Haines del 2006).

Osservazione semplice: Sarebbe utile che queste precisazioni fossero aggiunte in questa pagina di Wikipedia. Qualcuno dovrà farlo al mio posto. Infatti non posso farlo, essendo stato bandito a vita da un gruppo di alcuni amministratori anonimi, nel 2005. Motivo: aver rivelato l'identità di un certo Yacine Jolivet, fisico teorico, dottorando alla Normale Sup, che diceva sciocchezze su sciocchezze. Gli avevo proposto una spiegazione faccia a faccia, nel suo laboratorio. Ma facendo questo, gli avevo strappato la maschera, cosa che, nel funzionamento di Wikipedia, costituisce un crimine imprescrittibile. Da allora, con il dottorato in superstringhe in tasca, Dolivet è andato a lavorare in una banca. Spero che in quella banca lavori col suo vero nome.

D oppo tutto ciò, esisterebbe una filiera possibile, che meriterebbe di essere studiata. E poiché la "Città dell'Energia", situata a Cadarache, nel poligono che contiene ITER, sembra presentarsi come aperta a tutte le soluzioni possibili (vedi oltre), perché non costruire lì una Z-machine? (costo: la centesima parte di ITER). Potrei trovare ricercatori senior in grado di portare avanti un progetto del genere, attingendo alla comunità dei fisici dei plasmi caldi, tra coloro che non si sono abbandonati ciecamente a una chimera chiamata ITER.

Non ho discusso il progetto russo Z-pinch con Valentin Smirnov. Tuttavia, purché il tempo di equipartizione sia molto maggiore del tempo di transito di Alfvén, la viscosità ionica e la temperatura ionica sono dominanti. Questo ovviamente non dà la massima radiazione, ma darà le temperature ioniche più elevate. Quindi a 26 MA e con la stessa densità lineare mi aspetto che la temperatura ionica sia 1,7 volte il valore precedente che abbiamo ottenuto di 200-300 keV.

H aines mi dice che non ha discusso con Valentin Smirnov, direttore del dipartimento di fusione all'Istituto Kutchatov di Mosca, riguardo al progetto russo. Mi conferma ciò che mi aveva detto a Biarritz, cioè che con i loro 26 milioni di ampere, gli americani dovrebbero aver raggiunto i 500 keV, ovvero cinque miliardi di gradi.

Nella logica, i russi, che stanno costruendo (comunicazione personale di Smirnov) un dispositivo che sviluppa 50 milioni di ampere in 150 nanosecondi, con un "liner sferico" (inventato dal russo Zakharov) e una fonte primaria di energia sotto forma di esplosivo solido, dovrebbero raggiungere logicamente i 18 miliardi di gradi.

T roviamo su Wikipedia. Il documento menziona che l'energia prodotta può essere convertita direttamente, per induzione, come avevo segnalato già nel 2006 (vorrei tanto dare un'occhiata al documento di Miley del 1993 su questo argomento, citato nella pagina).

D ans si trova una tabella che dà in particolare il rapporto tra la potenza prodotta da reazioni di fusione e la perdita per radiazione (bremsstrahlung). Questo rapporto è molto favorevole per la fusione deuterio-trizio. La tabella indica la temperatura minima da raggiungere: 300 keV per il Boro-Idrogeno, ampiamente superata nei Z-pinches. Ma un rapporto Potenza fusione/Potenza persa per radiazione inferiore all'unità (0,57) sembra a prima vista condannare questa filiera.

M a questi risultati di calcolo corrispondono a un'uguaglianza tra temperature ioniche ed elettroniche. In una Z-machine la temperatura ionica è più di duecento volte superiore alla temperatura elettronica. La perdita per bremsstrahlung cresce come la radice quadrata della temperatura elettronica (come la velocità dell'elettrone). Dobbiamo quindi moltiplicare 0,57 per la radice di 227, ovvero un fattore 15. Il fattore potenza prodotta da fusione su perdite salirebbe allora a 8,58.

P erché uno stato così "fuori equilibrio inverso"? Perché durante l'implosione dei fili, ioni ed elettroni acquisiscono velocità identiche (600 km/s). Queste energie cinetiche si trasformano in energia di agitazione termica. Queste termalizzazioni sono molto rapide (meno di un nanosecondo per il gas di ioni, un po' di più per gli elettroni). Ma il tempo caratteristico di equipartizione delle energie, di convergenza verso l'equilibrio termodinamico, è molto più lungo (vedi il documento di Haines del 2006).

Osservazione semplice: Sarebbe utile che queste precisazioni fossero aggiunte in questa pagina di Wikipedia. Qualcuno dovrà farlo al mio posto. Infatti non posso farlo, essendo stato bandito a vita da un gruppo di alcuni amministratori anonimi, nel 2005. Motivo: aver rivelato l'identità di un certo Yacine Jolivet, fisico teorico, dottorando alla Normale Sup, che diceva sciocchezze su sciocchezze. Gli avevo proposto una spiegazione faccia a faccia, nel suo laboratorio. Ma facendo questo, gli avevo strappato la maschera, cosa che, nel funzionamento di Wikipedia, costituisce un crimine imprescrittibile. Da allora, con il dottorato in superstringhe in tasca, Dolivet è andato a lavorare in una banca. Spero che in quella banca lavori col suo vero nome.

D oppo tutto ciò, esisterebbe una filiera possibile, che meriterebbe di essere studiata. E poiché la "Città dell'Energia", situata a Cadarache, nel poligono che contiene ITER, sembra presentarsi come aperta a tutte le soluzioni possibili (vedi oltre), perché non costruire lì una Z-machine? (costo: la centesima parte di ITER). Potrei trovare ricercatori senior in grado di portare avanti un progetto del genere, attingendo alla comunità dei fisici dei plasmi caldi, tra coloro che non si sono abbandonati ciecamente a una chimera chiamata ITER.

Nella stampa scientifica appaiono articoli. Già il 24 ottobre, sul sito del CEA, è apparso una pagina intitolata "zoom sulle disruption". Con questa foto, scattata nella macchina Tore Supra:

L'autore dell'articolo dimentica di dire:

• Che questo gas raro, sottoposto alla violenta reazione di una superficie "risonante" del plasma, si ionizza, impedendogli di penetrare ulteriormente. Non bisogna essere usciti dalle Grandes Ecoles per vederlo.

• Che queste manipolazioni vengono effettuate su un plasma sano, non su una disruption che si sia sviluppata spontaneamente.

• Poiché una perdita crea automaticamente una disruption, l'iniezione di gas la crea, e poi è supposta attenuarne gli effetti.

Lavori che il CEA qualifica "promettenti" (vedi il testo della risposta ai miei scritti).

Di tanto in tanto, lettori mi contattano, indicando qualche "nuovo" contributo. A qualche mese fa, i coreani cercavano di controllare le "instabilità di bordo" contrastando le fluttuazioni locali del campo magnetico con bobine. Risultato: un'idea che non è affatto nuova e non dà molto.

Più recentemente, la rivista Nature spiega come agire sul plasma di un tokamak agendo nello "spazio delle fasi", nello spazio a sei dimensioni (posizione più velocità).

Impressionante. Ma per chi sa leggere, nulla di particolarmente interessante. La pubblicazione di un lavoro di tesi, niente di più. Grazie a questo metodo si riesce a modificare la frequenza delle "instabilità a denti di sega". Ma non si riesce a farle scomparire.

Darò la riproduzione della lettera raccomandata che ho inviato a Bernard Bigot, amministratore generale del CEA. Bisogna rivolgersi a lui, poiché gli autori del testo in cui si denuncia la mia malafede intellettuale preferiscono restare al riparo. Chiedo quindi al Signor Bigot di esercitare un legittimo diritto di replica pubblicando questa lettera sul sito del CEA, a seguito delle dieci pagine in cui coraggiosi anonimi concludono che "mi discreditano ipso facto dal dibattito scientifico e sociale".

Jean-Pierre Petit Ex-Direttore di Ricerca al CNRS                                                      Pertuis, 17 gennaio 2012 A M. Bernard Bigot Amministratore Generale del CEA CEA, Saclay 91191 Gif sur Yvette Raccomandato con AR.

Signor Amministratore Generale, In seguito alla pubblicazione, il 17 novembre 2011, sul sito del CEA, di un documento intitolato, citando:

Risposta al saggio « ITER, Cronaca di un fallimento annunciato », di Jean-Pierre Petit, apparso il 12 novembre 2011 sulla rivista Nexus, preparato dal Commissariato per l'Energia Atomica e le Energia Alternative".

È stato tentato, invano, un contatto con il servizio di comunicazione del CEA, al fine di conoscere l'autore di questo testo. È stata risposta sostanzialmente: « che esso non derivava da un singolo autore, ma da un gruppo, dei cui membri nessuno desiderava rivelare il proprio nome né discutere con me ».

In questo testo compaiono frasi come:

Siamo afflitti dalla leggerezza con cui informazioni scientifiche pubblicate su riviste di fama internazionale, i loro autori, ma anche i lettori dell'articolo stesso, vengono manipolati a fini estranei alla ricerca e al progresso delle conoscenze.

Con un comportamento intellettualmente disonesto, il Sig. J.P. Petit si disqualifica lui stesso in modo immediato dal dibattito, sia scientifico che sociale.

Da quando esercito la professione di ricercatore, che continuo a svolgere da oltre quarant'anni, nonostante il mio pensionamento, come testimoniano le mie ultime comunicazioni scientifiche e pubblicazioni su riviste specializzate, con comitato di lettura, del 2008, 2009, 2010, per lavori che non sono quelli di un dilettante, non ero mai stato accusato, in modo così offensivo, di disonestà scientifica.

Ho quindi voluto conoscere l'autore di tali affermazioni, al fine di discuterne con lui, sotto la supervisione di una telecamera maneggiata da un giornalista, in modo che questo stesso dibattito, privo di tagli e commenti, con un tempo di parola equilibrato, potesse essere reso noto a tutti, sia al pubblico che ai colleghi scientifici o ai decisori politici, i quali avrebbero potuto accedere a questo documento, grazie alla sua pubblicazione immediata su Internet, e formulare così il proprio giudizio.

Quando vengono formulate accuse così gravi a carico di una persona, l'autore (o gli autori, poiché mi viene detto che si tratta di un gruppo proveniente dal CEA) non può nascondersi dietro un prudente anonimato. Le cose devono essere chiarite pubblicamente, in base al senso più elementare della giustizia e al sano funzionamento di una democrazia, che non può accontentarsi di semplici argomenti di autorità. Una tale fuga non è solo sinonimo di arroganza. Può anche tradire la scarsa sicurezza di sé e la mancanza di competenza delle persone coinvolte.

Il fatto è che l'articolo su cui gli autori anonimi hanno sviluppato una critica bilingue su dieci pagine è solo la versione molto abbreviata di un articolo di 115 pagine pubblicato sul mio sito, dove sono state riprodotte 880 righe estratte dalla tesi di Cédric Reux, cioè un terzo della sua tesi, rappresentanti i suoi passaggi più significativi.

Voglio precisare che prima di pubblicare questo articolo, avevo tentato invano di entrare in contatto con il Sig. Reux via email, complimentandomi con lui per la qualità del suo lavoro.

Questa tesi segnalava il pericolo del fenomeno delle interruzioni nei tokamak ad alta potenza futuri, come ITER. Il mio articolo di 115 pagine conteneva anche estratti di un'altra tesi, quella dell'inglese Andrew Thornton, difesa nel gennaio 2011, che giungeva a conclusioni in tutto identiche.

A titolo illustrativo, di seguito due estratti dalla tesi di Cédric Reux:

Pagina V:

« Le interruzioni del plasma nei tokamak sono fenomeni che portano alla perdita totale del confinamento del plasma in pochi millisecondi. Possono causare danni considerevoli alle strutture delle macchine, a causa di depositi termici localizzati, di forze di Laplace nelle strutture e della generazione di elettroni ad alta energia detti "scollati", in grado di perforare gli elementi interni. Dal momento che l'evitamento di tali eventi non è sempre possibile, appare necessario ridurre le loro conseguenze, specialmente per i futuri tokamak, la cui densità di potenza sarà da uno a due ordini di grandezza più elevata rispetto a quella delle macchine attuali ».

e pagina 165:

« Per operare i futuri tokamak in condizioni ottimali di affidabilità, sicurezza, sicurezza e prestazioni, appare sempre più necessario controllare le interruzioni del plasma. Questi fenomeni violenti, corrispondenti a una perdita del confinamento del plasma, sono alla base di tre tipi di effetti dannosi. Gli effetti elettromagnetici, compresi i correnti indotte, i correnti di alone e le forze di Laplace che ne derivano, possono danneggiare la camera a vuoto del tokamak e staccare elementi strutturali. Gli effetti termici causati dalla perdita dell'energia immagazzinata nel plasma sono suscettibili di provocare danni irreversibili sugli elementi della parete a contatto con il plasma. Infine, fasci di elettroni relativistici accelerati durante l'interruzione possono perforare la camera a vuoto ».

e un estratto dalla tesi di Andrew Thornton, pagina 14:

« Le conseguenze delle interruzioni nei prossimi tokamak di nuova generazione sono gravi, le conseguenze di un'interruzione in un tokamak per impianti elettrici sarebbero catastrofiche. » Dopo aver preso conoscenza di questo documento di 115 pagine, la deputata europea Michèle Rivasi mi ha chiesto di estrarne una versione più concisa, destinata ai 124 membri della Commissione Tecnica per la Ricerca Energetica del Parlamento europeo, cosa che ho fatto.

Avvertito della diffusione di questo testo all'interno di questa commissione, il Sig. Cédric Reux ha inviato una lettera in cui si opponeva con forza a ciò che considerava un uso malizioso dei suoi scritti e conclusioni, a fini partigiani, attraverso la produzione di estratti tagliati deliberatamente.

Nel frattempo segnalo che sono stati proprio « gli anonimi del CEA » a utilizzare questa tecnica nel loro testo, sempre online sul loro sito, con la citazione di un presunto estratto dall'articolo di Nexus, citando:

p.91:

Tutti i tokamak del mondo, inclusi Tore Supra e JET, sono improvvisamente diventati ingestibili a causa di cause estremamente varie.

Questa citazione è stata deliberatamente tagliata per nascondere che ITER sarà inevitabilmente un giorno teatro di un'interruzione maggiore, a causa del distacco di polveri dalla parete o dell'ingresso di gas dovuto a un difetto di tenuta. Di seguito il testo completo, non tagliato:

p. 91:

Tutti i tokamak del mondo, inclusi Tore Supra e JET, sono stati più volte completamente ingestibili a causa di cause estremamente varie, che vanno dal distacco di polveri dalla parete all'ingresso di gas freddi dovuto a una mancanza di tenuta della camera. Tutte le macchine presenti e future hanno conosciuto e conosceranno il fenomeno di "interruzione".

Ho evidenziato il passaggio omesso, che cambia completamente il senso della frase.

Torniamo al Sig. Cédric Reux. Nello stesso momento in cui ha inviato una forte protesta alla Sig.ra Rivasi, ha chiesto di essere ricevuto da lei. Questa ha accettato e ha fissato la data dell'incontro secondo la proposta da lui fatta, il 16 novembre 2011, a condizione che l'incontro avvenisse in mia presenza e che fosse filmato da un giornalista, senza che questi ponesse domande né orientasse il dibattito. Il video sarebbe stato poi messo online, senza tagli né montaggio, sul mio sito Enquête et Débat.

Suppongo che in quel periodo un gruppo del CEA abbia preparato il testo pubblicato sul suo sito il 17 novembre 2011, basandosi su un documento riservato, senza evidentemente aver preso conoscenza del testo integrale, dal quale sarebbe stato difficile parlare di manipolazione attraverso estratti tagliati, data l'abbondanza e la continuità del materiale presentato.

Successivamente ha inviato una lettera alla Sig.ra Rivasi precisando che non desiderava che il Sig. Reux mi incontrasse da solo, e ha proposto che venisse accompagnato da lei e dal Sig. Alain Bécoulet, che presentava come un esperto di ITER.

La Sig.ra Rivasi ha accettato e ha fissato il luogo dell'incontro in una sala messa a disposizione dei parlamentari dall'Assemblée nationale, boulevard Saint Germain.

La Sig.ra Rivasi, il giornalista e io abbiamo atteso invano la vostra presenza in quella serata del 16 novembre, dove voi tre in pratica avete semplicemente rinunciato, senza neanche avere la cortesia di telefonare. Il giorno dopo è apparso su Internet questo lungo testo di dieci pagine sul sito del CEA, senza firmatari.

Cosa si deve concludere?

Che il progetto ITER manca di chiarezza, che la sua gestione a livello francese, e persino internazionale, sembra piuttosto confusa. Se gli autori anonimi del documento pubblicato dal CEA sul suo sito il 17 novembre 2011 avessero preso conoscenza dell'articolo completo, vi avrebbero trovato immediatamente le smentite di tutti i loro argomenti, sotto forma di lunghi estratti dalle tesi di Reux e Thornton (che figuravano nel documento di 115 pagine presente sul mio sito internet).

Per esempio, in contrasto con la fiducia che queste persone sembrano riporre nelle simulazioni numeriche, cito questo passaggio dalla tesi del Sig. Reux (che forse non hanno letto):

pagina 20:

« Sapendo che un plasma di tokamak è composto in media da 10 20 a 10 22 particelle, ciascuna delle quali può interagire con tutte le altre, sembra difficile poter risolvere un tale sistema, anche tenendo conto dell'aumento delle capacità di calcolo dei supercomputer. » Per quanto riguarda le deformazioni degli elementi interni, vedere la tesi di Reux pagina 59, ancora citando:

« Appare quindi necessario sviluppare un metodo per ridurre queste forze verticali che possono portare a deformazioni intollerabili della camera a vuoto. »

ecc., ecc.

Gli autori anonimi mi rimproverano la mia ignoranza di numerosi articoli e comunicazioni relative ai tokamak. Io gli restituirò il complimento citando una recente comunicazione di G.A. Wurden, intitolata:

Gestione dei rischi e delle conseguenze delle interruzioni nei grandi tokamak « Esame dei rischi e delle conseguenze delle interruzioni nei grandi tokamak » al convegno tenutosi il 16-17 settembre 2011 a Princeton, USA, il cui tema era « La strada maestra verso la produzione di energia per fusione magnetica nell'era ITER ».

Nella sua diapositiva 4 si vede che la sua posizione si allinea a quella di Reux, Thornton e di molti altri:

4). Non possiamo ancora simulare neanche sui computer più grandi e veloci del mondo.

Qualcuno che confrontasse il contenuto della sua presentazione con quello del sunto che ho fornito alla Sig.ra Rivasi non potrebbe che constatare che le conclusioni sono in ogni punto identiche. A meno che il Sig. G.A. Wurden non debba essere anch'egli tacciato di disonestà scientifica, o come ha suggerito il Sig. Philippe Ghendrih, direttore di ricerca all'Istituto di Ricerca sulla Fusione Magnetica, a mio riguardo, non abbia anch'egli bisogno dell'assistenza di un servizio psichiatrico.

C'è un ultimo punto che voglio sottolineare. Nel testo del 17 novembre, gli anonimi hanno scritto:

È davvero poco conoscere le autorità di sicurezza nucleare dei 7 partner di ITER (Giappone, Corea del Sud, India, Cina, Stati Uniti, Federazione Russa, Unione Europea) e della Francia, per pensare anche solo per un istante che avrebbero potuto non menzionare mai queste interruzioni, se fossero davvero così pericolose come immagina il Sig. Petit. La sua frase maliziosa mira a far pensare che le interruzioni siano state nascoste a varie autorità di valutazione. Naturalmente non è così. Le interruzioni sono ampiamente discusse nella letteratura, in particolare più di 35 pagine sono dedicate a esse nel « ITER Physics Basis », pubblicato sulla rivista Nuclear Fusion nel 2007 (completando il rapporto iniziale del 1999).

Metto alla prova chiunque di trovare in Francia un politico, un decisore, un giornalista scientifico che, prima della pubblicazione dei miei articoli, avesse mai sentito parlare della parola "interruzione" o l'avesse letta da qualche parte prima che apparisse il mio articolo sull'argomento. I documenti scientifici ai quali questi anonimi si riferiscono rimangono inaccessibili a tutt'oggi, tranne per specialisti in servizio nei laboratori.

È solo il 24 ottobre 2011 che è apparso sul sito del CEA una nuova pagina « Zoom sulle interruzioni », documento evidentemente posizionato in fretta e furia. Sostenendosi sulla tesi di Cédric Reux, il suo autore, ancora anonimo, dimentica deliberatamente di menzionare che tali esperimenti sono stati condotti non su un'interruzione che si sviluppa spontaneamente, ma su un plasma sano. Si veda questo estratto dalla tesi di Reux, pagina 168:

« Dal punto di vista sperimentale, le iniezioni sono state effettuate solo su plasmi sani, e praticamente non sono state testate su plasmi già predisposti all'interruzione ».

Ciò equivale a testare l'efficacia di un estintore su un "non-incendio".

Con un semplice sguardo alla foto presentata, l'autore del testo sa che questa traduce l'impossibilità per il gas freddo iniettato di superare la barriera immediatamente eretta da una "superficie risonante", ionizzandolo. Si tratta di un fatto, che tuttavia salta agli occhi, passato sotto silenzio, o della semplice incompetenza dell'autore di queste righe?

Ritornando al testo del 17 novembre 2011, l'idea promossa dai nostri anonimi, di fondare un'esperimento problematico e potenzialmente pericoloso sulla base di "leggi ingegneristiche" (alias "ricette da cucina"), la negazione del prerequisito della conoscenza degli aspetti fondamentali per lanciare un progetto così costoso e rischioso, ha qualcosa di sconvolgente, di irresponsabile e, diciamolo, di patetico.

La dissimulazione dei problemi continua. Esempio: la presentazione del progetto ITER effettuata il 17 novembre 2011 all'Assemblée nationale dal Sig. Paul Garin, di ITER France, che passa sotto silenzio questo ostacolo principale, noto a tutti gli esperti da decenni. Ma lo conosce? Si può dubitarne ascoltandolo sviluppare un discorso, prodotto in assenza di alcun contraddittore, che ha più l'aspetto della propaganda che di un discorso scientifico.

La verità è che il brillante successo del JET, con una seconda di energia di fusione prodotta, così come il successo dell'esperimento Tore-Supra, nel mantenere un plasma non termonucleare per un tempo di sei minuti, grazie a dispositivi superconduttori e a un sistema di mantenimento della corrente plasmatica, hanno creato un entusiasmo totalmente prematuro per questa formula, i cui problemi fondamentali erano perfettamente noti da tempo.

Rimando alle conclusioni della comunicazione di G.A. Wurden, già menzionata in precedenza, dedicata a ITER. Ricordo che alla fine insiste sul fatto che il plasma dei tokamak non è controllato al 100% e che dovrebbe essere avviata una campagna intensiva di test sulle macchine esistenti o in fase di rapido completamento prima di ITER.

La sua comunicazione, diapositiva 28:

• Dobbiamo dimostrare il controllo dei plasmi ad alta energia nei tokamak prima di ITER. La sua comunicazione, pagina 32:

• Dove è il miglior luogo per studiare le interruzioni nei tokamak... non è ITER!

Inoltre, tutti i metodi volti a garantire un controllo attivo del plasma (Corea, Inghilterra) sono ancora allo stadio di progetti e, anche se presentati con gran clamore dai media come progressi, non sono affatto operativi al momento.

Se è logico voler proseguire ricerche di carattere fondamentale, era irrazionale presentare un progetto di questa natura come preludio a realizzazioni di carattere industriale che si estenderebbero fino alla fine del secolo.

Ma, cavalcati dai sogni dei politici, i progettisti si sono messi al lavoro. I piani di ITER sono stati redatti più di dieci anni fa, a grandi spese, nella loro totalità, basandosi, per esempio, su soluzioni tecnologiche (una prima parete in base al carbonio) che sono dovute essere abbandonate in corso d'opera e sostituite da scelte infinitamente più pericolose (il berillio, tossico e cancerogeno).

L'intero impianto è stato progettato, mentre non si disponeva di dati attendibili sulla tenuta dei materiali rispetto all'abrasione, all'effetto dei colpi termici e alla loro resistenza all'irradiazione da neutroni di fusione (14 MeV), sette volte più energetici di quelli generati dalla fissione. Tutto ciò al disprezzo di avvertimenti lanciati da due premi Nobel francesi, Pierre-Gilles de Gennes e Georges Charpak, e dal premio Nobel giapponese Masaroshi Koshiba, il quale non esitò a dichiarare già nel 2004:

• Questo progetto non è più nelle mani dei ricercatori scientifici, ma in quelle dei politici e degli uomini d'affari.

I problemi legati alle interruzioni, che evidentemente non sono vicini a essere controllati, sono stati sottovalutati, deliberatamente, o per semplice leggerezza, o semplicemente per incompetenza. Nessun industriale considererebbe di lanciare un'impresa così vasta e ambiziosa leggendo questa frase tratta dal commento del CEA del 17 novembre 2011, riferendosi all'effort per controllarle:

• I risultati attuali sono incoraggianti, e si può ragionevolmente pensare che una, o addirittura diverse di queste metodologie innovative, al di là di quelle disponibili, saranno pronte nel 2019-2020 per il primo plasma di idrogeno, e ancor di più nel 2026 con il primo plasma di deuterio.

Non terrò qui un linguaggio altrettanto offensivo di quello usato da parte del Sig. Philippe Ghendrih, direttore di ricerca all'IRFM, o di quello sempre presente nella nota pubblicata dal CEA sul suo sito il 17 novembre 2011. Appoggiandomi al contenuto della comunicazione di G.A. Wurden, le cui raccomandazioni sono in ogni punto identiche alle mie, concluderò semplicemente, con maggiore sobrietà, con una semplice frase: Il progetto ITER non è ragionevole.

Prego gradire, Signor Amministratore Generale, l'espressione dei miei distinti saluti, e far procedere alla pubblicazione su Internet di questo testo, così come della sua traduzione in inglese, sul sito del CEA, a seguito del testo offensivo pubblicato da loro il 17 novembre 2011, e ciò a titolo di legittimo diritto di replica.

Jean-Pierre Petit

28 giugno 2012:

Nessuna risposta da parte di Bernard Bigot al mio invio raccomandato con ricevuta di ritorno. ---

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