Energia: fusione, nuovi importanti risultati ottenuti su JET

EUROfusion annuncia il completamento con successo della terza e ultima campagna sperimentale in deuterio e trizio (DTE3) sull’impianto sperimentale a fusione Joint European Torus - JET. Gli esperimenti hanno esplorato processi di fusione e tecniche di controllo in condizioni simili a quelle previste per le future centrali a fusione. Rappresentano pertanto un importante passo avanti nella comprensione dei plasmi di fusione.

La campagna sperimentale su JET è stata condotta da oltre 300 scienziati di EUROfusion provenienti da tutta Europa, con una significativa partecipazione di ricercatrici e ricercatori italiani, e da personale tecnico-scientifico dell’Autorità per l’Energia Atomica del Regno Unito (UKAEA).

JET è attualmente l’unico impianto in grado di operare con una miscela di combustibile composto da deuterio e trizio, la stessa miscela ad alte prestazioni che verrà utilizzata nelle future centrali a fusione. La maggior parte degli attuali esperimenti a fusione utilizza gas come idrogeno o deuterio, sperimentare il mix deuterio-trizio è essenziale per avvicinarsi il più possibile alle condizioni di una vera e propria centrale a fusione.

Gli esperimenti condotti su JET hanno ottimizzato le reazioni di fusione in deuterio-trizio e sviluppato tecniche per gestire la ritenzione del combustibile, l’eliminazione del calore e l’evoluzione dei materiali. Ciò ha fornito importanti informazioni per le operazioni di ITER e lo sviluppo delle future centrali a fusione.

Il contributo italiano su JET è stato molto significativo sin dalla sua costruzione. Ha visto l’Italia, con ENEA, CNR e Consorzio RFX e alcune università, impegnata nella realizzazione di numerosi sistemi diagnostici e successivamente nella partecipazione alle campagne sperimentali, con attività di misura e analisi dati, e nel programma di sviluppo delle tecnologie per la fusione.

I risultati ottenuti su JET sottolineano il ruolo cruciale che riveste l’Europa nell’avanzamento della ricerca sulla fusione e confermano la sua leadership, dove l’Italia svolge un ruolo di primo piano nella ricerca globale di un’energia pulita e sostenibile.

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Perché questa campagna sperimentale è importante

1. Le intuizioni basate sui suoi risultati confermano le conoscenze acquisite nelle passate campagne sperimentali (2021) migliorando la comprensione dei plasmi in deuterio-trizio.
2. Ha consentito di investigare come processi osservati su impianti più piccoli scalino su progetti di fusione futuri di grandi dimensioni.

3. Ha portato ad un progresso significativo nella gestione del trizio, sviluppando nuove tecnologie di monitoraggio e pulizia e innovazioni tecnologiche, come i sistemi diagnostici laser LID (Laser Induced Desorption – Quadrupole Mass Spectrometry) che sono cruciali per la futura sperimentazione su ITER.

4. Un grande successo della campagna DTE3 appena conclusa è stata la capacità di replicare gli esperimenti di fusione ad alta energia condotti nel 2021 (DTE2). Ciò dimostra l’affidabilità e la maturità delle metodologie operative del JET, essenziali per il successo di ITER.
5. La campagna ha incluso test di diversi scenari operativi per gestire efficacemente il calore prodotto dal plasma. Disperdere energia nella regione del bordo mantenendo livelli elevati di energia nel nucleo del plasma è un aspetto critico per il futuro reattore.
6. Ha fornito informazioni importanti sull’effetto dei neutroni (generati dalla fusione a 14,1 MeV che trasportano l’energia prodotta dalle reazioni di fusione fuori dal plasma) sui sistemi di raffreddamento e sull’elettronica, quest’ultimo punto in collaborazione con il CERN. Questa conoscenza è essenziale per progettare le future centrali a fusione sicure ed efficienti.

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JET – Il Joint Europea Torus è un esperimento a fusione in configurazione tokamak, a forma di ciambella, situato presso il Culham Centre for Fusion Energy nell’Oxfordshire, Regno Unito. La struttura utilizza campi magnetici per mantenere il plasma (gas ionizzato ad alta temperatura) lontano dalle pareti interne del suo contenitore, consentendo un’operazione sicura a 150 milioni di gradi Celsius, dieci volte la temperatura al nucleo del Sole.

JET ha iniziato ad operare nel 1983 come progetto europeo congiunto, subendo diverse migliorie per aumentarne le prestazioni nel corso degli anni. Nel 1991 il JET è stato il primo reattore al mondo ad operare in deuterio-trizio (50 – 50). L’impianto ha stabilito numerosi record di fusione, tra cui il record del rapporto Q tra potenza di fusione prodotta e potenza esterna necessaria per riscaldare il plasma di 0,64 nel 1997 e una produzione record di energia da fusione di 59 mega Joule in un impulso di 5 secondi nel dicembre 2021. Costruito dall’Europa e utilizzato collaborativamente da ricercatrici e ricercatori europei nel corso della sua vita, il JET è proprietà dell’UKAEA dall’ottobre 2021. Ha festeggiato il suo 40esimo anniversario a giugno di quest’anno e cesserà le operazioni a fine 2023.

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EUROfusion è il Consorzio Europeo per lo Sviluppo dell’Energia da Fusione. Svolge attività di ricerca sulla fusione per conto di Euratom. Comprende 195 entità di ricerca, provenienti da 29 Paesi europei. La missione di EUROfusion è preparare la strada per le centrali elettriche a fusione come fonte di energia sicura, sostenibile ed economicamente valida, in conformità con la Roadmap Europea per la realizzazione dell’Energia da Fusione.