In Genesi 1:16, leggiamo che il “quarto giorno… Dio fece quindi i due grandi luminari: il luminare maggiore per presiedere il giorno ….”
Possiamo ricreare la fonte di energia che alimenta il sole in un laboratorio artificiale creato dall’uomo? E sarebbe il caso di farlo? Il nostro sole fornisce la maggior parte dell’energia e la luce sostiene la vita sul pianeta terra. Sappiamo che la sua fonte di energia è l’energia di fusione, generata quando ioni di idrogeno e altri elementi a basso peso atomico si fondono insieme sotto immense pressioni e temperature di molti milioni di gradi, convertendo la massa in energia secondo la semplice equazione di Einstein E = mc^2 (dove m è la massa e c è la velocità della luce). La stessa energia di fusione alimenta la miriade (10^31) di stelle che compongono le 10^12 galassie del nostro universo.
La speranza di un’energia pulita e rinnovabile con una fonte di combustibile quasi illimitata è stata un enorme incentivo per tentare il compito erculeo di generare energia attraverso la fusione. Nel 1951, Lyman Spitzer di Princeton ha proposto che un plasma ad alta temperatura confinato magneticamente in un dispositivo chiamato Stellarator (1) potesse essere in grado di generare questa energia senza limiti. Lo stesso anno, Andrei Sakharov e Igor Tamm dell’Unione Sovietica proposero un simile dispositivo di fusione confinato magneticamente chiamato Tokamak (2). Il combustibile usato in questi dispositivi è l’idrogeno pesante, chiamato deuterio, che è abbondante nell’acqua di mare.
Ci sono due approcci fondamentali alla fusione controllata (3): sistemi a bassa pressione confinati magneticamente e sistemi di confinamento inerziale, dove si usano laser e altre tecniche per raggiungere alte pressioni. Il termine controllato è voluto per contraddistinguerlo dalla tecnologia di fusione utilizzata in modo esplosivo nelle armi termonucleari.
A differenza delle tradizionali fonti di combustibili fossili e di altri sistemi di energia pulita come le celle solari, il vento, le fonti di energia da biomassa e persino l’energia nucleare, l’energia da fusione in laboratorio ha creato notevoli difficoltà a scienziati e ingegneri in ogni tappa del suo sviluppo, sollevando difficoltà tecniche impreviste. Queste difficoltà si verificano quando si isola e si riscalda il combustibile a temperature molto alte, creando un gas ionizzato chiamato plasma, per una durata sufficiente a generare una potenza costante, che è dell’ordine di 400-600 secondi per sistemi che si trovano confinati magneticamente. Contenere il plasma e prevenire le instabilità hanno rivelato problemi più difficili del previsto.
Quando mi sono laureato a Princeton nel 1962, sono stato invitato ad unirmi al team di Stellarator con la visione di avere un prototipo di dispositivo pronto per la commercializzazione entro il 1980! Triste a dirsi, i molteplici esperimenti di ricerca sulla fusione nucleare in tutto il mondo non hanno ancora raggiunto l’obiettivo di progettare e costruire prototipi funzionanti, per non parlare di una centrale commerciale. Questa sconfitta è stata l’esperienza di tutti i principali attori: l’Unione Europea, la Russia, gli Stati Uniti, il Giappone e, più recentemente, la Cina, la Corea del Sud e l’India.
Nel 1978, il Lawrence Livermore National Laboratory aveva appena iniziato i test di prova con un laser a 10 raggi. Dopo una delle mie visite, sono uscito dal gigantesco impianto multimiliardario, con tutto il suo complesso armamentario artificiale destinato al nostro tentativo di creare la fusione in una capsula di dimensioni millimetriche. I miei occhi intravidero il nostro sole al tramonto, ossia quella gigantesca macchina per la fusione messa in opera dal Creatore (Genesi 1:14).
Questo sole esiste da molti milioni di anni e ha abbastanza combustibile per molti altri milioni, assicurando un’energia permanente al nostro pianeta. Improvvisamente mi sono reso conto che è molto più pratico ed economico catturare quell’energia in celle solari. In quell’istante, ho avuto un momento magico che mi ha portato a dedicare il resto della mia vita allo sviluppo di tecnologie di energia rinnovabile.
Da allora, sono stati fatti alcuni progressi sulla fusione magnetica. L’ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, che in latino significa anche “la via”) in Provenza, Francia, è una collaborazione di 35 nazioni che avrà dieci volte la dimensione del plasma del più grande dispositivo di fusione oggi in funzione e darà la possibilità di studiare i plasmi in condizioni simili a quelle previste in una futura centrale elettrica (4). È stato approvato nel 2005 per una costruzione stimata di 5 miliardi di euro, e il funzionamento (completo) al deuterio-trizio dovrebbe iniziare nel 2027. La stima dei costi è aumentata significativamente da allora, e il funzionamento del D-T è attualmente previsto per il 2035 (con il Primo Plasma nel 2025).
Non c’è dubbio che la fusione come fonte pulita di energia, con abbondanti forniture di combustibile come il deuterio, è una componente essenziale per provvedere ai crescenti bisogni energetici del mondo. Anche con l’introduzione su larga scala delle tecnologie solari ed eoliche, sarà ancora importante avere centrali di base che funzionano con energia pulita, come la fusione, per appianare i problemi di intermittenza delle fonti di energia solare ed eolica.
Oggi, per tutti noi, la domanda è quella data dal rapporto costi-benefici. Spendere ingenti somme di denaro per la fusione a questo stato di avanzamento potrebbe non essere una priorità immediata, dati i molti altri bisogni umani pressanti che devono essere affrontati. Sarebbe saggio continuare la ricerca sullo sviluppo dell’energia da fusione, ma – consapevoli della nostra chiamata alla corretta responsabilità – ad un ritmo che riconosca anche la necessità di affrontare le esigenze a breve termine dell’umanità.
Vale la pena ricordare la dichiarazione che Dio fece riguardo la Torre di Babele: “…ora nulla impedirà loro di condurre a termine ciò che intendono fare.” (Genesi 11:6).
La fusione, spesso considerata impossibile, è una sfida davanti a noi e, se risolta e utilizzata per scopi pacifici, potrebbe essere un grande contributo verso un pianeta ad energia pulita. Tuttavia, coloro che progettarono di costruire la Torre di Babele avevano in mente qualcosa di più della tecnologia. Dissero: “Ci faremo un nome”, esprimendo fiducia nella loro capacità di avere il controllo totale sui loro destini. Nel loro orgoglio, non si resero conto che la loro sfida finale non era tecnologica ma spirituale – non riuscirono a riconoscere Dio. Solo cercando Dio possiamo veramente essere amministratori responsabili della Sua creazione.

Di Kenell Touryan

Note
1. L. Spitzer Jr, The Stellerator Concept. Physics of Fluids 1, 253 (1958)
2. J. Wesson, Tokamaks, 2011 (Oxford: Oxford University Press)
3. Francis F. Chen, Introduction to Plasma Physics, Third Edition, 2016 (Berlin: Springer) Chapter 10
4. iter.org – About -What is ITER?  https://www.iter.org/proj/inafewlines#2


Kenell (Ken) Touryan è andato in pensione dal National Renewable Energy Laboratory nel 2007 come capo analista tecnologico. Ha trascorso i successivi otto anni come professore ospite presso l’Università Americana dell’Armenia (un affiliato della UC Berkeley). Ha ricevuto il suo dottorato in Scienze Meccaniche e Aeronautiche dall’Università di Princeton con un minore in Fisica. I suoi primi 16 anni li ha trascorsi ai Sandia National Laboratories come direttore di progetti di R&S in vari sistemi di difesa e di energia avanzata. Ha pubblicato circa 95 articoli in riviste specializzate, è autore di tre libri e co-proprietario di diversi brevetti. Una discussione dettagliata di questo argomento può essere trovata in Touryan, KJ. “Controlled Fusion: Magnetic and Inertial, Promises and Pitfalls.”. American Journal of Electrical Power and Energy Systems 2020; 9(6): 104-108.

Testo pubblicato originariamente su God and Nature. Tradotto e riprodotto qui con l’autorizzazione da parte dell’editore God and Nature. Il suo utilizzo totale o parziale è proibito in ogni forma previa richiesta e autorizzazione di InfoStudenti. Il contenuto del presente articolo non è alterabile o vendibile in alcun forma.
© InfoStudenti

 

Condividi questo articolo