Wendelstein 7-X fa centro: risultati impressionanti per la fusione nucleare

Il primo grande reattore per la fusione nucleare di tipo stellarator, che funziona secondo un principio diverso rispetto ai più comuni tokamak, ha fatto centro. Wendelstein 7-X (W7-X) è stato capace di raggiungere una temperatura pari a 30 milioni di kelvin, il doppio rispetto a quella presente nel nucleo del Sole, grazie alla ottimizzazione del flusso di plasma per la generazione di energia.

Fusione nucleare, i passi da gigante di Wendelstein 7-X (Adobe Stock)
Fusione nucleare, i passi da gigante di Wendelstein 7-X (Adobe Stock)

La ricerca sul confinamento magnetico dei plasmi ad alta temperatura sta facendo passi da gigante, per raggiungere l’obiettivo di sfruttare la fusione nucleare per la produzione di elettricità. Sebbene il tokamak 1 sia il principale concetto di confinamento magnetico toroidale, non è privo di difetti, per questo gli scienziati hanno puntato Wendelstein 7-X, un concetto tanto alternativo quanto, evidentemente, funzionale.

Wendelstein 7-X, un grande stellarator avanzato ad asse elicoidale

Wendelstein 7-X, un po' di riposo. Ma si torna subito al lavoro per il 2022 (Adobe Stock)
Wendelstein 7-X, un po’ di riposo. Ma si torna subito al lavoro per il 2022 (Adobe Stock)

La disponibilità di questa nuova dimensione aggiuntiva apre un ampio spazio di configurazione per l’ottimizzazione computazionale sia della geometria del campo stesso che delle bobine che trasportano corrente che la producono. Da qui è partito Wendelstein 7-X (W7-X) 2. Un grande stellarator avanzato ad asse elicoidale (HELIAS), che ha iniziato a funzionare nel 2015 a Greifswald, in Germania. Nonostante la modesta potenza di riscaldamento attualmente disponibile, W7-X è già stato in grado di raggiungere condizioni di plasma ad alta temperatura durante le sue campagne sperimentali 2017 e 2018, producendo valori record del triplo prodotto di fusione per tali plasmi stellarator 3 ,4. L’ultimo è davvero importante. Lo stellarator tedesco è stato in grado di ottenere una produzione di energia elettrica continua per 30 minuti consecutivi, grazie anche a uno spettrometro a raggi X, chiamato Xics, che ha misurato le elevate temperature raggiunte all’interno del reattore. “Senza Xics probabilmente non avremmo scoperto questo buon regime di confinamento”. Così parlò Robert Wolf, coautore della ricerca teutonica. Le temperature, continuano gli autori, non si sarebbero ottenute senza la diminuzione della perdita di calore. La misurazione, dunque, è una prova della valida prestazione dello stellarator e lo strumento Xics è stato centrale per averla. W7-X però, non si vuol fermare.

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L’energia del plasma è stata misurata con un anello diamagnetico, situato nel piano di simmetria (toroidale) di uno dei cinque periodi di campo 44 . Circonda il plasma ed è dotato di quattro bobine di compensazione, anch’esse posizionate all’interno del contenitore del vuoto e direttamente attaccate alla spira diamagnetica stessa. Questi non circondano il plasma e possono quindi essere utilizzati per compensare le misurazioni dell’anello principale per errori dovuti a correnti parassite nel recipiente a vuoto adiacente nonché fluttuazioni di correnti guidate dall’esterno nelle bobine di campo magnetico superconduttore principali.

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Ora un po’ di pausa, di meritato riposo, Wendelstein 7-X ritornerà in funzione nel 2022. Le modifiche hanno riguardato la realizzazione di un sistema di raffreddamento per prolungare gli esperimenti di fusione nucleare e un divertore per ridurre ulteriormente le perdite. W7-X è figlio di un importante finanziamento ad accesso aperto fornito dalla Max Planck Society, ma anche in virtù di un lavoro svolto nell’ambito del Consorzio EUROfusion, che ha ricevuto finanziamenti dal programma di ricerca e formazione Euratom 2014-2018 e 2019-2020 nell’ambito della convenzione di sovvenzione n. 633053.