Fusion Reactor

Contesto e storia

ITER (in origine acronimo di International Thermonuclear Experimental Reactor, e che significa anche 'la via' o 'il percorso' in latino) è un progetto internazionale di ricerca e ingegneria sulla fusione nucleare. La cooperazione internazionale iniziale iniziò nel 1978 con l'International Tokamak Reactor, o INTOR, che aveva quattro partner: l'Unione Sovietica, la Comunità Europea dell'Energia Atomica, gli Stati Uniti e il Giappone. Il progetto INTOR si bloccò finché Michail Gorbaciov non ravvivò l'interesse per un progetto collaborativo di fusione in un incontro dell'ottobre 1985 con il presidente francese François Mitterrand, e l'idea fu ulteriormente sviluppata nel novembre 1985 al Vertice di Ginevra con Ronald Reagan. Il 21 novembre 2006, i sette partner del progetto concordarono formalmente di finanziare la creazione di un reattore a fusione nucleare. ITER è finanziato e gestito da sette membri: Cina, Unione Europea (UE), India, Giappone, Russia, Corea del Sud e Stati Uniti. Subito dopo la Brexit, il Regno Unito ha continuato a partecipare attraverso il programma Fusion for Energy (F4E) dell'UE fino a settembre 2023. La Svizzera ha partecipato tramite Euratom e F4E fino al 2021, anche se si appresta a rientrare nel 2026 in seguito a successive trattative con l'UE. ITER ha anche accordi di cooperazione con Australia, Canada, Kazakistan e Thailandia. La costruzione del complesso ITER in Francia è iniziata nel 2013 e l'assemblaggio del tokamak è iniziato nel 2020. Il budget iniziale era vicino ai 6 miliardi di euro, ma il costo totale di costruzione e operatività è previsto tra i 18 e i 22 miliardi di euro; altre stime collocano il costo totale tra i 45 e i 65 miliardi di dollari, anche se queste cifre sono contestate da ITER. Indipendentemente dal costo finale, ITER è già stato descritto come l'esperimento scientifico più costoso di tutti i tempi, il progetto di ingegneria più complesso nella storia umana e una delle collaborazioni umane più ambiziose dallo sviluppo della Stazione Spaziale Internazionale e del Large Hadron Collider.

Guida alla lettura

Uno degli obiettivi primari di ITER è raggiungere uno stato di 'plasma ardente'. Il plasma ardente è lo stato del plasma quando oltre il 50% dell'energia ricevuta per il riscaldamento del plasma proviene da reazioni di fusione (non da fonti esterne). Nessun reattore a fusione aveva creato un plasma ardente fino a quando il progetto concorrente NIF non ha raggiunto questo traguardo l'8 agosto 2021 utilizzando il confinamento inerziale. A valori QDT più elevati, parti progressivamente maggiori della potenza di riscaldamento del plasma saranno prodotte dalle reazioni di fusione. Ciò riduce la potenza necessaria dai sistemi di riscaldamento esterni a valori QDT elevati. Più grande è un tokamak, più energia prodotta dalla reazione di fusione viene preservata per il riscaldamento interno del plasma (e minore è il riscaldamento esterno richiesto), il che migliora anche il suo valore Q. È così che ITER prevede di scalare il suo reattore tokamak. ITER non produrrà elettricità. Produrre elettricità da fonti termiche è un processo ben noto e ITER non funzionerà con una produzione significativa e continua di potenza da fusione. Aggiungere la produzione di elettricità a ITER aumenterebbe il costo del progetto e non apporterebbe alcun valore agli esperimenti sul tokamak. I reattori di classe DEMO che dovrebbero seguire ITER hanno lo scopo di dimostrare la produzione netta di elettricità.

Lo sapevi?

• Il miglior risultato ottenuto in un tokamak è Q = 0,67 nel tokamak JET.
• Il miglior risultato ottenuto per la fusione in generale è Q = 4,13, raggiunto in un esperimento di fusione a confinamento inerziale dal National Ignition Facility nell'aprile 2025.