Macchine MHD
Queste macchine che ci salveranno
o ci distruggeranno
11 giugno 2006
Vorrei raccontarvi una storia che sta scrivendosi davanti ai nostri occhi. Qualcosa è appena nato, ha emesso il suo primo pianto nelle viscere della Z-machine di Sandia, un laboratorio nel Nuovo Messico. Il bambino ha emesso il suo primo grido nel maggio 2005. È uscito improvvisamente dalle viscere del nulla.
Da mezzo secolo gli uomini inseguono il miraggio della fusione. Mentre il demone della fissione era stato relativamente facilmente domato; all'inizio degli anni quaranta, dando origine alla prima bomba atomica che esplose ad Alamogordo, negli Stati Uniti
L'esplosione della prima bomba atomica ad Alamogordo
il secondo figlio degli uomini, il figlio prometeo, emerse soltanto come figlio del primo. Non appena gli uomini scoprirono di poter liberare l'energia fantastica nascosta all'interno della materia stessa, iniziarono a considerare l'implementazione di reazioni non di fissione ma di fusione.
All'inizio gli "atomisti", i "fisici nucleari", come furono chiamati in seguito, erano semplici chimici ( come il scopritore dell'atomo, il neozelandese Ernest Rutherford ). Per un chimico, la fissione non è altro che una reazione di dissociazione, fortemente esotermica, che mette in atto un processo di auto-catalisi. L'uranio 235 è pronto a dissociarsi in frammenti di masse comparabili, liberando nel processo alcuni neutroni. Sono questi a colpire i nuclei vicini e a scatenare il fuoco della "reazione a catena", a condizione che la quantità di atomi riuniti sia sufficientemente grande perché questi neutroni possano collidere con un altro nucleo di 235. Invece di parlare di massa critica, si dovrebbe parlare di volume critico. Vedi
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/energetiquement_votre.htm
Dopo aver sfruttato l'instabilità dell'uranio 235, presente in quantità di tracce (0,7%) nel minerale naturale di uranio 238, gli uomini sfruttarono quella del plutonio 239, un elemento che questa volta non esisteva in natura ma poteva essere prodotto inondando l'uranio 238 con un "neutrone veloce" emesso durante la fissione di un U235. Il plutonio è anche "fissile", possiede una "massa critica" e si presta alla fabbricazione di bombe. Fu questa seconda bomba che fu "sperimentata" a Nagasaki, in Giappone.
Con lo sguardo del chimico, la fusione sembrava molto più simile alle normali reazioni chimiche che conoscevamo. A sinistra dei "prodotti di reazione". A destra, il risultato della reazione in questione. In modo schematico
A combinato con B dà C più energia
La reazione di fusione che si verifica alla temperatura più bassa è quella che coinvolge due isotopi dell'idrogeno: il deuterio e il trizio (costituendo ciò che si chiama idrogeno pesante), il secondo avendo il difetto di essere instabile, "radioattivo" (durata di vita: 12 anni). Questa temperatura è di cento milioni di gradi. Gli americani tentarono di innescare questa reazione utilizzando i raggi X prodotti dall'esplosione di una bomba a fissione, semplicemente posizionando un mix di deuterio-trizio "accanto" a una bomba "A", a fissione. Questa esperienza fu chiamata "Greenhouse", la "serra". L'idrogeno aveva l'inconveniente di dover presentarsi in forma condensata, liquida, cioè a temperatura molto bassa. Dotata di una vasta installazione ausiliaria di criogenia, questa prima "bomba H" non era quindi operativa.
Esisteva un'altro reazione che permetteva di utilizzare un esplosivo presente in forma solida: l'idruro di litio LiH. Ma la temperatura da raggiungere era cinque volte più alta: 500 milioni di gradi invece di cento. In Russia, il giovane Andrej Sakharov ebbe l'idea di collocare la (piccola) bomba a fissione nel fuoco di un ellissoide che aveva la forma di un uovo allungato, di una guscio cavo che faceva da riflettore rispetto ai raggi X. Tutti gli ottici del mondo sapevano questo da tempo. Posizionando una sorgente di radiazione nel primo fuoco di questa superficie ellissoidale, essa concentra questa radiazione nel secondo fuoco. Bastava quindi posizionare l'estremità di una carica di idruro di litio che aveva la forma di un "pan di zucchero".
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Assemblaggio Sakharov-Teller-Ulam
Negli Stati Uniti due giovani ricercatori ebrei, il primo di origine ucraina, Stanislaw Ulam:
Stanislaw Ulam
il secondo di nazionalità ungherese, Edward Teller, ebbero nello stesso momento questa idea che gli anglosassoni qualificarono di "technically sweet".
Edward Teller nel 1958, che servì da modello al personaggio del "Dottor Folamour"
e che chiamava familiarmente la bomba H "my baby" ("Mio bambino")
( citiamo semplicemente per memoria il senso dell'umorismo abbastanza discutibile di alcuni scienziati autori di opere che trattano della nascita di tali strumenti, uno di loro, Antoine Schwerer, diede il titolo "Aprosso di mia bomba" al suo libro, pubblicato nel 1990 (120 pagine)
Antoine Schwerer: "Aprosso di mia bomba" ....
Gli americani scelsero di sperimentare per primi la bomba "a idrogeno", che funzionava a 100 milioni di gradi, con un mix di deuterio-trizio. Ma, alla sorpresa generale, i sovietici saltarono questa fase, grazie ai calcoli effettuati da Andrej Sakharov e misero in atto le prime "bombe secche", la cui carica aveva la forma di un solido: l'idruro di litio. Una bomba che era quindi immediatamente operativa. Questo improvviso avanzamento delle forze del "blocco orientale" diede il via a una corsa agli armamenti assolutamente sfrenata.
A questo punto, il lettore deve tenere presente questo "mix miracoloso" Litio6 + Idrogeno1 che produce due nuclei di Elio4 e ... nessun neutrone. Questa "bomba H" è quindi "non inquinante". Purtroppo, se un giorno degli uomini terrestri ne subiranno gli effetti, probabilmente non avranno molto tempo per godere di questo effetto. Se le "bombe H" sono così "inquinanti" è soprattutto a causa della carica di fissione che serve da detonatore e all'"attivazione" del riflettore in "uranio impoverito", costituito da uranio 238. Questo, assorbendo un neutrone emesso dalla reazione di fusione, si trasforma in plutonio 239 che a sua volta si fissa. Si ottiene così l'arma più orribile mai uscita dall'immaginazione degli uomini, la bomba "FFF" (fissione - fusione - fissione), la più ricca di radiazioni radioattive.
Mentre i militari si attivavano nello sviluppo delle loro bombe, i civili, d'altra parte, tentarono di accendere un mix di deuterio-trizio in celle di forma toroidale, i "tokamak", inventati dal russo Artsimovitch (santamente immaginativi, questi russi, decisamente...).
La maggior parte dei lettori conosce ora lo schema di queste macchine dove il mix gassoso, portato a temperatura molto alta, è "confinato magneticamente", cioè al centro di un avvolgimento che ha la forma di un toro (o oggi più esattamente la forma della lettera "D", che gira attorno a un asse. Questa idea è al cuore di questa cattedrale per ingegneri che porta un nome: ITER.
La macchina ITER
Sull'immagine sopra si distingue, e...