Uno dei magneti più potenti del mondo è il Solenoide Centrale del megaprogetto ITER. Sarà alto quanto un edificio di sei piani, può sollevare una portaerei ed è progettato per svolgere un ruolo centrale in un imminente esperimento che potrebbe fornire all’umanità i mezzi per produrre energia illimitata senza danneggiare il pianeta.
Il primo modulo del Solenoide Centrale sta ora intraprendendo un lungo viaggio dalla California alla Francia questa settimana, secondo un annuncio congiunto martedì di ITER e General Atomics, una società che ha investito un decennio nella sua progettazione e fabbricazione. Lì, sarà integrato in ITER – una macchina senza precedenti che prende il nome dalla parola latina per “la via” – che mira a pioniere della fusione nucleare, una forma a lungo cercata di energia priva di carbonio simile a un “Sole sulla Terra”.
Il modulo verrà caricato su uno speciale veicolo da trasporto a 24 assi che, viste le sue dimensioni, guiderà solo di notte fino a raggiungere la costa del Texas, dove verrà collocato su una nave in arrivo a Marsiglia, in Francia, in tarda serata. Agosto.
Con un peso straordinario di 250.000 libbre, il magnete è il primo dei sette moduli (incluso uno di riserva) che compiranno questo viaggio transatlantico dal Magnet Technologies Center di General Atomics a Poway, in California, all’emergente complesso ITER a Cadarache, in Francia, nei prossimi giorni anni. Una volta lì, saranno accuratamente impilati al centro del design del toro dell’esperimento di fusione, noto come tokamak.
“È una sensazione incredibile”, ha affermato John Smith, direttore dell’ingegneria e dei progetti di General Atomics, in una chiamata. “Sono stati oltre 10 anni di viaggio per arrivare a questo punto, ed è il culmine di un grande sforzo tra un team incredibile qui alla General Atomics e i nostri partner di US ITER e l’organizzazione ITER in Francia per essere in grado di completare questo modulo, la sua produzione, per testarlo e ora sappiamo che funzionerà quando passerà a ITER”.
Il sogno della generazione di energia attraverso la fusione nucleare risale a decenni ed è diventato un mezzo molto atteso per mitigare i cambiamenti climatici e soddisfare la domanda energetica mondiale. L’idea di base è quella di sfruttare l’energia prodotta dalla fusione dei nuclei atomici, la stessa reazione che alimenta il Sole e altre stelle, fornendo un’enorme quantità di energia senza i rischi di fusione che derivano dai tradizionali impianti di fissione nucleare o dai pericolosi cambiamenti climatici emissioni prodotte dai combustibili fossili.
Ma le sfide tecniche dello sviluppo di reattori a fusione sono così colossali che questa modalità di generazione di energia è sembrata a lungo come se fosse perennemente all’orizzonte. ITER è una collaborazione tra 35 nazioni partner progettata per superare alcuni di questi ostacoli, fornendo una piattaforma pratica per futuri impianti pilota che possono essere collegati alle reti elettriche tra decenni.
“ITER è uno strano esperimento, diverso da qualsiasi altra cosa nella storia, a causa della combinazione delle sfide tecnologiche”, ha affermato Laban Coblentz, responsabile della comunicazione di ITER in Francia, in una chiamata. “È un esperimento di ricerca collaborativa con paesi che, nelle notizie, non sono sempre visti come andare d’accordo: Cina, Russia, Stati Uniti e tutta l’Europa”.
“È una visione unica che cambiare l’eredità energetica per i nostri figli sia così importante che possiamo effettivamente essere uniti in questo tipo di causa comune”, ha aggiunto.
Quando l’intero solenoide centrale sarà completo, sarà in grado di generare una forza magnetica di 13 Tesla, che è circa 280.000 volte più forte del campo magnetico terrestre, rendendolo il più potente solenoide mai costruito. La struttura finita conterrà 26,7 miglia, vale a dire un’intera maratona, di materiale superconduttore a spirale prodotto in Giappone.
“Se parli con un ingegnere del solenoide centrale e dai le dimensioni, dirai cose come: ‘È abbastanza forte da sollevare una portaerei, o è un magnete alto quasi 60 piedi, ma deve essere posizionato lungo l’asse centrale della macchina con una precisione nell’ordine dei millimetri’”, ha affermato Coblentz. “Un ingegnere dirà che è folle, giustamente.”
Nonostante queste immense sfide, il team di ITER è sulla buona strada per raggiungere uno dei suoi principali obiettivi, noto come “primo plasma”, nel 2025. Questo test valuterà la capacità della macchina di generare un plasma di idrogeno, dieci volte più caldo del Sole, che fornirà una base essenziale per i successivi esperimenti di fusione.
“In un dispositivo di fusione, il plasma è ciò in cui avviene la reazione di fusione”, ha spiegato Smith. “Quel primo plasma iniziale mostra che puoi creare plasma e contenerlo nel campo magnetico” dimostrando che “il dispositivo ITER funziona”.
Il prossimo grande passo dopo la dimostrazione del primo plasma sarà l’inizio della produzione di energia da fusione nucleare a ITER, attualmente prevista intorno al 2035. A questo punto, la macchina fonderà gli isotopi dell’idrogeno deuterio e trizio per generare energia, una reazione che ha già stato dimostrato con successo in altri tokamak.
Tuttavia, nessun progetto è mai stato in grado di raggiungere un “punto di pareggio dell’energia plasmatica” in cui l’energia prodotta supera l’input. Il Joint European Torus (JET) nel Regno Unito detiene l’attuale record per il rapporto input-output, essendo riuscito a produrre il 67 percento dell’output energetico necessario per alimentare il processo di fusione.
ITER mira a superare il punto di pareggio per produrre 10 volte l’energia termica prodotta dalla fusione necessaria per riscaldare il plasma. Il progetto prevede inoltre di dimostrare che questi livelli di energia possono essere mantenuti per centinaia di secondi alla volta, fornendo un importante ponte verso potenziali impianti di fusione commerciali del futuro, ammesso che si concretizzino.
“Quanto rapidamente possiamo trasformare in realtà la fusione? Parte di ciò è chiaramente dovuto a sfide ingegneristiche e fisiche che sono reali, senza dubbio”, ha detto Coblentz. “Ma parte di esso è anche, senza dubbio, dovuto agli investimenti: quanto lo vogliamo?”
“Ci sono molte, molte domande diverse che entrano in quel calcolo e le nazioni faranno le proprie scelte”, ha continuato. “Gli investitori, siano essi governi o investitori privati, aiuteranno a determinare cosa possiamo ricercare in parallelo e quanto presto possiamo portare l’energia da fusione nella rete”.
Sebbene la realizzazione finale di un traguardo così ambizioso non sia certa, l’imminente viaggio del primo modulo del Solenoide Centrale rappresenta un passo tangibile verso il sogno di lunga data di alimentare il nostro pianeta con una costellazione di stelle artificiali sotto forma di impianti di fusione.
“Essere in prima linea in uno sforzo tecnologico come questo è sorprendente”, ha concluso Smith. “Su larga scala, far parte di qualcosa che potrebbe risolvere i problemi energetici del mondo è un privilegio.