Energia pulita e fusione nucleare: da Bari lo studio internazionale

BARI - La fusione nucleare è una delle soluzioni più promettenti per la transizione energetica e la decarbonizzazione, offrendo una fonte di energia potenzialmente inesauribile, sicura, pulita e sostenibile nel lungo periodo. Si vogliono realizzare sulla Terra le reazioni nucleari che avvengono nel cuore del Sole, promettendo di rivoluzionare il panorama energetico globale e fornendo una valida alternativa ai combustibili fossili.

A differenza delle reazioni di fissione dell’uranio e del plutonio alla base delle centrali nucleari, che generano scorie radioattive a lungo termine, la fusione nucleare utilizza isotopi dell’idrogeno, come il deuterio e il trizio, ottenibili dall’acqua e dal litio. La reazione di fusione produce elio, neutroni e una grande quantità di energia, senza scorie radioattive.

Nonostante il suo potenziale, la fusione nucleare presenta sfide tecnologiche senza precedenti che per essere affrontate richiedono un impegno significativo in ricerca. Attualmente, sono in costruzione diversi prototipi di reattore a fusione, tra cui ITER in Francia e ARC negli Stati Uniti, progetti in cui l’Italia è coinvolta attraverso investimenti pubblici e privati.

Uno dei problemi più critici riguarda le condizioni estreme in cui un reattore a fusione deve operare, dovendo «confinare» e riscaldare il plasma a temperature di milioni di gradi Celsius per permettere la fusione dei nuclei di idrogeno. Bisogna quindi scegliere i materiali da impiegare all’interno del reattore che devono essere capaci di resistere ai danni provocati dall’intenso flusso di neutroni che può alterarne la struttura molecolare, la composizione chimica e produrre reazioni indesiderate. Questi fenomeni causano rigonfiamenti e deterioramenti, alterando irrimediabilmente le proprietà termo-meccaniche dei componenti. I materiali strutturali del reattore devono quindi essere progettati per durare il più a lungo possibile sotto queste condizioni estreme e sostituiti quando diventano inadeguati.

L’Istituto di Cristallografia del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) sta portando avanti, in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e il Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Matematica e Management del Politecnico di Bari (POLIBA), un progetto che mira a sviluppare soluzioni per monitorare e gestire il danno prodotto dai neutroni nei materiali strutturali dei reattori a fusione. Beneficiando dei finanziamenti del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR - PRIN), il progetto RADAMES intende aiutare gli ingegneri a determinare quando un componente del reattore deve essere sostituito.

Il gruppo INFN di Bari e i Laboratori Nazionali del Sud di Catania, in collaborazione con il CERN di Ginevra, studiano le probabilità di interazione dei neutroni con vari materiali, utilizzando fasci di neutroni di alta intensità e tecniche all’avanguardia. I dati ottenuti vengono analizzati dall’Istituto di Cristallografia del CNR di Bari per stimare i danni prodotti dai neutroni mediante calcoli che consentono di seguire la formazione dei difetti e la loro evoluzione fino a raggiungere l’equilibrio.

Infine, il gruppo del Politecnico di Bari valuta l’effetto dei danni sui materiali con tecniche non distruttive, fornendo parametri chiave per il monitoraggio delle strutture interne del reattore.

Il progetto RADAMES rappresenta un importante passo avanti nella realizzazione di reattori a fusione, contribuendo alla comprensione e gestione degli effetti dei neutroni sui materiali. Grazie ai finanziamenti del PNRR per il Sud e alle sinergie tra istituti di ricerca e università, RADAMES mira a risolvere una delle sfide tecnologiche più critiche, avvicinandoci sempre più alla concreta possibilità di sfruttare l’energia da fusione in modo efficiente e sostenibile.