Fusione non inquinante, un' altra
via possibile?
La manip FOCUS
I
risultati ottenuti fino ad oggi non hanno lo stesso livello di affidabilità di quelli della Z-machine
di Sandia ma ci è sembrato interessante menzionare queste esperienze
per mostrare la vasta gamma che permette la MHD, in termini di aumento
della densità e della temperatura di un plasma. Su questo piano la manip
Focus è molto originale. Resta da sapere, in questo caso, se le alte
temperature misurate con il flusso dei raggi X corrispondono effettivamente
alla temperatura del plasma o all'effetto d'impatto sull'anodo. E. Lerner, che non possiede certo i mezzi del potente
laboratorio del Nuovo Messico, è convinto che questo indichi che una temperatura
di oltre un miliardo di gradi (100 keV) sarebbe stata ottenuta. Lascieremo a lui la responsabilità di questa conclusione.
Principio di funzionamento
1° giugno 2006
FOCUS è un'esperienza di cui parlano molte persone da quando
sono iniziati gli anni 2000. Si trovano elementi nell'enciclopedia
Wikipedia a:
http://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_focus
L
a fusione, per tutti, evoca subito
due sole vie.
-
La fusione nei Tokamak, corrispondente alla costosa manipolazione
ITER, che verrà installata a Cadarache, nel nord di Aix-en-Provence -
La fusione con i laser, come questa altra "cattedrale per ingegneri"
che è il progetto Megajoule, situato a Barp, vicino a Bordeaux.
P
er fusione si intende anche
esclusivamente quella del deuterio e del trizio, che è quella che si
produce alla temperatura più bassa. Il deuterio è un
primo isotopo dell'idrogeno il cui nucleo è formato da un
protone e un neutrone. Il nucleo del trizio contiene un protone e due neutroni.
L
eur fusione, che si verifica quando la temperatura
raggiunge cento milioni di gradi (a un ritmo rapido) produce
un nucleo di elio e un neutrone (veloce) dotato di energia
di 14 MeV (14 milioni di elettronvolt). Al centro del sole la temperatura
della "caldaia" non è che di 15 a 20 milioni di gradi
e la fusione vi si svolge solo a un ritmo molto più lento
(altrimenti il Sole esploderebbe).
L
e molecole di idrogeno
pesante somigliano in modo impressionante a quelle dell'idrogeno
leggero. Posseggono le stesse proprietà
chimiche:
A
sinistra, una molecola D-D e a
destra una molecola T-T. La legame è assicurato da elettroni,
qui rappresentati da api. I "nucleoni"
sono rappresentati da diavoli. I protoni, elettricamente carichi,
sono in viola, i neutroni, elettricamente neutri, in rosso.
A
partire da 3000° l'idrogeno
"si ionizza completamente", gli elettroni lasciano i
nuclei e l'idrogeno (leggero o pesante) si trasforma in plasma,
miscela di un "gas di elettroni" e di nuclei elettricamente
carichi. Ma verso i 100-150 milioni di gradi questi nuclei tendono
a reagire:
V
ediamo lo schema della fusione dell'idrogeno
pesante:
L
e lettore potrà familiarizzare con
tutti questi concetti legati all'energia nucleare consultando
la mia vignetta gratuita scaricabile
Energicamente Vostro
disponibile sul sito
http://www.savoir-sans-frontieres.com
all'indirizzo:
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/energetiquement_votre.htm
C
'è l'emissione di questo neutrone
di fusione a 14 MeV che causa problema perché queste particelle provocano
una
radioattività indotta
in tutte le strutture che costituiscono
il reattore. Questi neutroni si integrano nei materiali
delle strutture del reattore producendo numerose sostanze instabili
che diventano immediatamente radioattive e costituiranno dei rifiuti.
Questo flusso di neutroni altera inoltre le strutture del reattore,
può compromettere nel lungo termine la solidità dei suoi componenti e alterare
il corretto funzionamento dei solenoidi che assicurano il confinamento del
plasma.
L
'immagine sopra evoca la
rigenerazione del trizio. Nella pratica i neutroni
di fusione non fanno solo ricreare del trizio. Creano anche
numerosi isotopi radioattivi, per effetto di radioattività artificiale
(contrariamente alla "radioattività naturale" legata
agli isotopi radioattivi esistenti in natura, e che sono stati
creati inizialmente nelle esplosioni di supernove, poi integrati
nella massa della terra al momento della sua formazione). Un involucro di litio
si comporta come un "materiale fertile" che è supposto
ricreare continuamente del trizio il quale, radioattivo (metà vita: 12 anni), non esiste in natura.
L
' uomo della strada in genere ignora
che la fusione è come "una chimica dei nuclei",
dove si parte da un "miscuglio di fusione", da una "reazione"
e che dà dei "prodotti di reazione". La fusione Deuterio-Tritio
non è che una delle reazioni possibili. Ma è quella che si verifica
alla temperatura più bassa
Reazioni di fusione non inquinanti, esenti
da radioattività e da rifiuti radioattivi!
N
oi abbiamo visto, in un dossier dedicato
alla Z-machine, che una temperatura di due miliardi di gradi
era stata raggiunta nel 2005 nei laboratori Sandia, nel Nuovo
Messico. Segnaliamo di passaggio che l'obiettivo della manipolazione non era ottenere
temperature così elevate ma di creare una
semplice sorgente di raggi X, a qualche milione di gradi. Tuttavia, in modo inaspettato, quel compressore a plasma ha fornito ... due miliardi
di gradi, in modo perfettamente incontestabile. Questo risultato
outsider
ha immediatamente creato un disagio all'interno delle
equipe che da decenni gestiscono questi progetti costosi che sono:
-
La fusione con i laser (in Francia: Megajoule)
-
La fusione nei dispositivi tokamak (in Francia: ITER)
M
a vedremo che questa
Z-machine
potrebbe
non essere l'unica a poter produrre dei
plasmi così caldi (mentre l'installazione ITER, che funziona in continuo, non
può aumentare la sua temperatura). Facendo una analogia si potrebbe
dire che c'è tanto di differenza tra questa nuova gamma di macchine
a fusione, a alta temperatura e il tokamak, quanto tra i
motori a scoppio e le macchine a vapore.
Così, per paragone, ITER è la macchina a vapore
dei tempi moderni
P
er comprendere meglio questi tipi di macchina
è necessario familiarizzare con le forze elettromagnetiche
che agiscono nei conduttori elettrici, poi nei
scarichi.
P
rendiamo un solenoide "flessibile",
una semplice spira nella quale facciamo circolare una corrente. Questa spira
genererà un campo che agirà sul filo percorso dalla corrente elettrica
attraverso la Forza di Laplace I
x B
Espansione di una spira a causa del proprio campo
magnetico
C
'è tipicamente l'esperienza che
avete potuto vedere al Liceo o al Palais de la Découverte.
S
e la corrente è abbastanza intensa, questo
può causare l'esplosione del conduttore elettrico. Nel mio laboratorio degli anni sessanta si creavano campi magnetici
di 2 tesla (20.000 Gauss) utilizzando correnti di 50.000 ampere,
forniti da una batteria di condensatori. I avvolgimenti erano
in rame. Se questi non erano ben fissati
( tenuti da un involucro di fibra di vetro incollato con l'araldite )
questi solenoidi esplodevano immediatamente, disseminando il laboratorio di frammenti.
P
rendiamo ora una scarica elettrica.
Avete tutti visto l'esperimento che consiste nel far esplodere
una scarica elettrica tra due barre metalliche. Questa
"sale" e finisce per rompersi.
O
n ritrova lo schema della spira
di poco fa, a differenza...