Nel mese di febbraio di quest’anno, JET, una collaborazione internazionale con sede nel Regno Unito, ha annunciato un risultato molto importante nell’ambito della fusione nucleare. Un risultato che, oltre a rilanciare il dibattito teorico sulle fonti di approvvigionamento di energia, torna oggi di assoluta attualità a fronte delle difficoltà di approvvigionamento, e comunque dell’impennata dei costi dell’energia
Che cos’è la fusione nucleare?
I reattori a fusione nucleare sono una tecnologia dalle potenzialità enormi. Non sono dei reattori tradizionali (quelli di Chernobyl, o dei referendum sul nucleare, per intenderci). Questi ultimi si basano su un fenomeno fisico chiamato fissione nucleare: si prendono dei nuclei grossi (ad esempio l’uranio), e si fanno spezzare. Questi nuclei spezzandosi, rilasciano energia, che viene usata per scaldare acqua, che diventa vapore, che fa girare le turbine e produce corrente.
I reattori tradizionali hanno anche dei problemi però:
1) le fissioni, cioè i nuclei che si spezzano, devono essere controllate con attenzione, perché possono divergere, cioè andare fuori controllo (incidenti come Chernobyl o Three Miles Island);
2) producono rifiuti radioattivi;
3) in certi casi, possono essere usati per produrre Plutonio e quindi armi nucleari.
Nei reattori a fusione nucleare si usano invece nuclei leggeri (ad esempio idrogeno), e li si fonde in nuclei pesanti. È lo stesso fenomeno che avviene nel sole. Il processo di fusione rilascia energia, che potrebbe essere usata per scaldare acqua, che diventa vapore, che fa girare le turbine e produce corrente elettrica. La fusione è intrinsecamente sicura: non può andare fuori controllo perché senza intervento esterno si spegne. Non produce rifiuti (i prodotti della fusione sono nuclei leggeri, quindi non inquinanti. Esisterebbero dei rifiuti radioattivi, ma in misura molto minore dei reattori a fissione).
L’eventuale uso per scopi militari sarebbe molto più complicato.
In più, se si riuscisse a sviluppare una tecnologia di fusione basata su isotopi leggeri dell’idrogeno, il carburante sarebbe praticamente infinito: l’idrogeno può essere preso dall’acqua, e con delle quantità molto piccole potremmo ottenere quantità di energia sufficienti per alimentare tutto il mondo per secoli. Se riuscissimo a realizzare dei reattori a fusione stabili, saremmo vicini alla risoluzione di tutti i nostri problemi energetici. Avremo una sorgente di energia infinita, quasi totalmente pulita, intrinsecamente sicura, con carburante potenzialmente infinito.
Ma quali le difficoltà?
Il risultato presentato a febbraio è una grande conquista, ma è per il momento solo una tappa. E’ un reattore sperimentale che ha prodotto una potenza molto piccola, molto lontana dalle centrali odierne. È una conquista perché’ fino a qualche anno fa eravamo in grado di sostenere un processo di fusione solo per una frazione di secondo, e ora siamo arrivati a cinque secondi, e non eravamo in grado di ricavarne energia, cioè per creare il processo di fusione occorreva più energia di quanta ne ricavassimo.
Adesso il bilancio è positivo, cioè ricaviamo energia, anche se molto poca. Realisticamente, ci vorranno decenni prima che questa tecnologia possa iniziare a essere utilizzata, forse molti decenni perché’ possa diffondersi su larga scala
Purtroppo non abbiamo tutto questo tempo. Siamo letteralmente su un treno in corsa lanciato a tutta velocità verso un burrone. I rapporti sul clima dell’IPCC (il pannello dell’internazionale sul cambiamento climatico) non ci lasciamo molto margine: il mondo rischia conseguenze molto gravi già al 2050.
Quindi purtroppo la fusione non ci salverà. Potrà essere utile e risolvere i nostri problemi energetici solo dopo che avremo risolto l’attuale serissima crisi climatica.
Che cosa fare nel frattempo?
Dobbiamo smettere di bruciare combustibili fossili, subito. Come si fa?
Migliorare i nostri comportamenti è necessario ma non sufficiente: possiamo provare a essere virtuosi, consumare di meno, ma il nostro mondo è così complesso che bloccare tutte le attività avrebbe conseguenze disastrose per la vita di moltissime persone, specialmente nei paesi con economie emergenti.
Possiamo rallentare un po’ l’accelerazione del treno in corsa, ma non è abbastanza.
Le energie rinnovabili?
Le energie rinnovabili possono dare un contributo, ma purtroppo non sono sufficienti. Negli ultimi trent’anni le tecnologie associate alle rinnovabili sono migliorate di poco.
La frazione energetica data dalle rinnovabili è cresciuta, ma non riesce coprire i nostri bisogni. Alcuni paesi sono riusciti a operare una transizione quasi completa verso le rinnovabili, ma sono quasi sempre casi particolari, dovuti a particolari caratteristiche del territorio e difficilmente esportabili ovunque.
Inoltre le rinnovabili hanno purtroppo un limite intrinseco, fisico, che non può essere sormontato con nessuna tecnologia.
Il capacity factor è la frazione di potenza che una centrale rinnovabile può produrre rispetto al suo massimo. Una centrale solare ha un capacity factor di circa il 15% in Italia, cioè può produrre solo il 15% della potenza in media rispetto al suo massimo (dovuto al fatto che di notte non c’è sole, il cielo può essere nuvoloso o altro).
Il capacity factor può cambiare in zone diverse del mondo, ma non molto, e non c’è tecnologia che tenga, questo fattore non può essere migliorato, perché dipende dalla natura. Ogni tipo di centrale elettrica ha un suo capacity factor, ma per le rinnovabili i fattori sono purtroppo bassi. Le reti elettriche non possono sostenere sbalzi di potenza troppo grandi tra giorno e notte, o tra giorni ventosi e non ventosi.
Qual è la soluzione?
Nella comunità scientifica si fa avanti sempre di più l’idea che forse dovremmo costruire centrali nucleari tradizionali e usare un portafoglio di nucleare e rinnovabile per i prossimi 50-100 anni per poi sperare di passare a centrali a fusione. India e Cina, ad esempio, stanno già costruendo molte nuove centrali nucleari. La Francia, che è già energeticamente indipendente e pulita all’80%, ha annunciato la costruzione di sei nuove centrali nucleari.
In tutto il mondo occidentale il dibattito è intenso. La mia idea è che se si ha la casa in fiamme non sia il caso di mettersi a discutere di quale carta da parati mettere.
