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“Energia non inquinante, a buon prezzo e sicura” di Giancarlo Castellarin

 

L’impegno verso una produzione di energia elettrica abbondante,
non inquinante, a buon prezzo e sicura

di Giancarlo Castellarin

Come tanti altri cittadini ho apprezzato gli impegni del nuovo Dicastero della Transizione Ecologica e dell’ENI, riguardanti il ruolo della fusione nucleare come fonte di energia, tema che riguarda la vita concreta e quotidiana di ciascuno di noi. Il pianeta è sempre più affamato di energia pulita, sicura e a buon prezzo, ed è doveroso affrontare senza pregiudizi il problema dell’inquinamento ambientale mondiale. I combustibili come l’idrogeno dovranno trovare la giusta allocazione, permettendo una migliore e pratica sostituzione dei combustibili fossili liquidi nei trasporti, e riducendo il ruolo delle batterie. Anche le Energie Rinnovabili possono giocare un ruolo, senza entrare però in conflitto con l’agricoltura e il paesaggio.

Bene ha fatto il Santo Padre dalla Grecia a ripetere il monito alle potenze del pianeta di essere più fattive rispetto agli impegni ambientali presi. Gli egoismi dei paesi forti come Francia, Germania , Inghilterra, Russia , USA, Giappone, Cina non sembrano sempre aiutare le soluzioni possibili perché il sovranismo imperante e la mancanza di solidarietà non permettono una sufficiente collaborazione.

Il settore dell’energia nucleare da fusione potrebbe, in un futuro prossimo, contribuire all’implementazione di più avanzate soluzioni tecnologiche e competere con le energie rinnovabili per sostituire le centrali di produzione di elettricità alimentate a combustibili fossili, corresponsabili dell’aumento della CO2 nell’atmosfera.

Il termine “fusione nucleare” allarma molti cittadini perché viene confuso con quello di “fissione nucleare”, che processa una miscela di uranio e plutonio che è il combustibile delle odierne centrali nucleari, che producono scorie ad altissima radioattività che impiegano 100.000 anni ad esaurirsi.

La fusione nucleare è un indubbio passo in avanti perché il suo combustibile base è l’idrogeno, che è uno degli elementi più presenti in natura. Qualora non venga usato Trizio come comburente nella fusione perchè provocherebbe rifiuti radioattivi, non ci sono consistenti obiezioni a questo processo.

Per Paesi con assetto energetico dipendente dalla fissione nucleare o dalla relativa abbondanza di combustibili fossili (come USA, Russia) sarà difficile la transizione verso la fusione nucleare, come lo sarà per i paesi troppo dipendenti dall’import di fossili come l’Italia e la Germania, perché è una riforma costosa anche se con forti ricadute di sviluppo tecnologico.

Il tema dell’aumento del consumo di energia elettrica previsto per i prossimi decenni, e il costo dell’energia stessa, sono ben presenti e costituiscono un motore per ricercare nuove fonti di approvvigionamento a basso impatto ambientale e a basso costo, andando così incontro alle aspettative della società e delle imprese. In questo contesto si stanno muovendo i numerosi centri di ricerca impegnati nella realizzazione di impianti per la produzione di energia da fusione nucleare utilizzando diverse soluzioni, ad esempio il centro europeo ITER.

Nei mesi scorsi abbiamo avuto finalmente un autentica sorpresa tecnologica, vale a dire l’attivazione di un vero reattore a fusione, da parte di un’azienda privata (Helion Energy, stato di Washington, USA) della taglia di 50 megawatt, che a breve avvierà un consistente impianto atto a impattare sul mercato energetico.

La Francia invece conferma decisamente il suo piano energetico nazionale che scadrà nel 2050, basato sulla costruzione di rinnovate centrali a fissione EPR, per sostituire le più datate tuttora in marcia, e fronteggiare i previsti importanti aumenti di consumi di energia elettrica dei prossimi decenni.

Per quanto riguarda la produzione di rifiuti radioattivi, comunque si deve proseguire con iniziative più decise per una loro drastica riduzione che la fusione nucleare consentirebbe nell’immediato.

L’incredibile sviluppo tecnologico dei laser per avviare la fusione, assieme alla produzione di particelle cariche elettricamente che rilasciano direttamente una corrente elettrica passando attraverso un campo magnetico, per connettersi direttamente alla rete elettrica, permetterà più alti rendimenti. A Monaco di Baviera la Marvel Fusion sta realizzando l’impianto Polaris, a base laser per un prototipo di centrale elettrica a fusione con sopradetti criteri, commercialmente attraente e quindi diffusiva della nuova tecnologia. L’australiana HB11 Energy propone un reattore con fusione non termica usando la tecnologia laser, impiegando oltre all’idrogeno il boro come combustibile che è presente anche in Toscana nell’ area delle colline metallifere.

Giancarlo Castellarin

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La lettera a firma di Giancarlo Castellarin, che ringraziamo per averci concesso la pubblicazione del suo elaborato, è stata pubblicata sul settimanale “La Vita Cattolica”  mercoledi 15 dicembre 2021.

“Verrà superata presto l’era dell’energia proveniente da fonti fossili?” di Giancarlo Castellarin

Verrà superata presto l’era dell’energia proveniente da fonti fossili?

di  Giancarlo Castellarin

Mi si permetta come appassionato di Storia dell’Energia, di porgere questo confronto  sui  due sentieri di Ricerche e Applicazioni considerati al momento i più suscettibili nel Pianeta di far avanzare nell’argomento. Queste  perché si pensa che l’era del petrolio debba finire come quella del carbone e degli altri fossili che inquinano non solo coi loro prodotti di combustione.

Il primo sentiero ormai è decenni che procede lentamente anche se nell’ultimo triennio in modo più accelerato, soprattutto in Cina con il reattore chiamato  EAST e nel Centro Ricerche in Francia in una località della Alta Provenza ad opera del Consorzio di una trentina di Paesi dell’ONU con il reattore chiamato ITER, basati su Tokamak che con l’alto campo magnetico che produce, separa la zona di fusione ad altissima temperatura dal resto del reattore rendendo governabile l’insieme.

I Cinesi affermano che il loro reattore denominato anche  HL-2M dovrebbe dimostrarsi industrialmente  funzionante entro  la fine dell’anno. Si tratterebbe  dell’opzione  simile a quella che viene  realizzata in Provenza vale a dire del reattore funzionante a temperature di oltre 100 milioni di gradi , circa 5 volte  superiore alla temperatura del nucleo centrale del sole.

Ma ultimamente una seconda tecnologia viene sviluppata in Australia e percorso un sentiero completamente diverso e che non applica più la fusione del trizio e deuterio per produrre Elio, ma parte da una fusione realizzata attraverso due laser ad altissima frequenza di recente invenzione, dovuta a due studiosi che hanno ottenuto il premio Nobel, che provoca la fusione di Boro con H2, producendo sempre il gas Elio. Soluzione che ai più ultimamente sembra molto più pratica, meno costosa, molto produttiva e completamente sicura, delle soluzioni di cui al primo sentiero con temperature alte ma abbordabili come spiegano le innumeri  inserzioni  di Google. Merita attenzione  “Meet the father of the Boron –Hidrogen Laser-fusion reactor”. Ora il dott. Hora ideatore del nuovo sistema, sta svolgendo conferenze in Germania. Mi auguro che anche l’Università di Udine sia presente a qualcuno di questi convegni, come deve essere trattandosi di fondamentale scienza applicata che presto entrerà nel mercato anche delle professionalità non solo delle tecnologie.

Giancarlo Castellarin
dott. in Scienze ambientali

LE NUOVE TECNOLOGIE ENERGETICHE COME RISPOSTA AL DRAMMATICO AUMENTO DI RICHIESTA DI ENERGIA

L’Energia dalla fusione nucleare potrà ridurre i rischi ambientali e fermare l’aumento di temperatura dell’atmosfera, degli oceani e dei mari

di Giancarlo Castellarin

La volontà di progresso civile di tutti gli strati sociali dei popoli della terra, allontanando la fame, la povertà e l’ignoranza e migliorando gli standard di vita, contribuisce al formarsi di società aperte alla convivenza e al libero scambio di esperienze culturali e tecnologiche, e fa sì che i mercati emergenti e già emersi si stiano sviluppando in modo sempre più consistente e correlato.

Nei mass-media e nei social si pone attenzione allo sviluppo della scienza informatica non solo per quanto riguarda l’Economia 4.0, ma anche agli sviluppi della robotica, dei computer quantistici, della formazione e del tempo libero, della domanda di mobilità e di trasporto merci, ma anche dei rischi per i posti di lavoro. Nel mentre il pianeta raggiungerà entro il 2050 i nove miliardi di abitanti.

Questo insieme di elementi non può che portare ad un drammatico aumento della richiesta di energia, che crescerà – secondo gli esperti – da tre a cinque volte entro il 2100.

Purtroppo le tecnologie energetiche in uso sono diventate drammaticamente inadatte a fronteggiare la situazione, in quanto basate principalmente sull’utilizzo di combustibili fossili inquinanti l’atmosfera, e sull’energia nucleare da fissione (di un elemento pesante come l’uranio), pericolosa per il rischio di esplosioni radioattive e perché produttrice di rifiuti radioattivi a persistenza plurisecolare.

Queste chiare percezioni hanno fatto sì che questa tecnologia sia stata abbandonata o ridimensionata. Le tecnologie afferenti alle energie rinnovabili (vento e sole) non solo non potrebbero fornire che la metà dell’energia che consumiamo oggi, ma comportano anche una eccessiva occupazione di suolo e scadimento del paesaggio.

In questi ultimi decenni diversi gruppi di ricerca hanno studiato come ricavare energia da fusione nucleare (non da fissione !) spendibile per scopi pacifici, e priva di rischi ambientali per il territorio dei reattori che dovrebbe ospitare. L’obbiettivo è quello di riprodurre sulla terra il processo fisico che avviene nelle stelle, che generano e disperdono nell’ universo immense quantità di energia luminosa e termica, con la volontà di riuscire a regolare i processi di fusione nucleare che utilizzano come combustibile l’ elemento più leggero (cioè l’idrogeno, i cui isotopi sono molto presenti in natura).

Ormai è dimostrato sperimentalmente che è possibile ricavare dalla fusione nucleare più energia di quanta sia necessaria per mantenere il processo attivo e questo con alto rendimento. Si aprirebbe così una nuova speranza per le genti della terra, per un’abbondanza di energia non inquinante, da usare per molteplici applicazioni tradizionali e nuove, sostituendo quasi completamente le fonti fossili. E’ anche ipotizzabile che questa energia possa essere generata in piccoli impianti sparsi nel territorio, e sulle grandi navi. Esiste una ricerca specifica per l’applicazione sui trasporti aerei e anche spaziali.

Che dire dell’atteggiamento degli Stati? Ricordiamo che l’accordo di Parigi sui cambiamenti climatici è stato recentemente sottoscritto anche dalla Russia, ma non dal governo USA, dalla cui decisione si sono dissociati ben quattordici stati seguendo l’esempio della California, lo Stato più ricco dell’Unione.

I Governi hanno concordato di limitare nei prossimi decenni l’aumento di temperatura a 1,5 gradi, dato che ciò ridurrebbe in maniera significativa i rischi e gli impatti dei cambiamenti climatici. Alcuni Governi hanno già presentato piani nazionali di azioni per il clima, ma insufficienti. Negli ambienti del petrolio, del carbone e della lobby dell’energia da fissione, è presente una grande ma non appariscente insofferenza verso questi sviluppi e non sono mancati approcci tesi a svalutare le ricerche sui cambiamenti climatici e a ritardare i finanziamenti ai soggetti impegnati nella fusione.

Tuttavia è finalmente partito l’assemblaggio dei componenti di una prima centrale nucleare a fusione chiamata ITER (nel Sud della Francia presso Aix en Provence) da parte di un consorzio mondiale di 24 stati, presenti anche gli USA. C’è l’impegno di iniziare il collaudo e l’avviamento del complesso nel 2025, come anche partirà nel 2024 quello della centrale di più ridotta potenza della Commonwealth Fusion Systems di Boston con la collaborazione del MIT, e di un’altra ventina di università americane. Queste da tempo fanno ricerca in fisica del plasma, che è lo stato nel quale gli elementi leggeri possono, a temperature altissime, ma ben circoscritte con contenimento magnetico, dar luogo alla fusione nucleare.

In Europa, anche il centro applicativo sulla fusione pacifica di Culham (Oxford, Regno Unito) è impegnato a iniziare l’attività di avviamento di una centrale minore nel 2024. Questo centro partecipa anche ai lavori di ITER con un accordo che fa eccezione alla Brexit. In Germania si sta sviluppando un reattore con diverso contenitore della reazione del plasma di elementi leggeri, non quindi il solito Tokamak, che si dice dia risultati incoraggianti. In Italia si è recentemente deciso di affidare al centro ricerche di Frascati la missione di avviare un reattore di ricerca, mentre l’industria Italiana è già presente con la fornitura di componenti alla centrale di ITER.

Pur tuttavia è impressionante come questo settore diventato così strategico per il futuro del pianeta goda ancora di infimi finanziamenti da parte dei maggiori stati del mondo a partire dagli USA. Ha ragione Greta.

Per quanto riguarda la nostra Regione può ipotizzare che l’industria del Friuli, che già in passato ha fornito componenti all’industria nucleare, dopo il blocco delle centrali a fissione, possa costruirsi uno spazio di lavoro, e che l’Università del Friuli si ritagli un ruolo tecnologico e scientifico in un campo del nuovo settore, cosa difficile visto lo sbarramento e la chiusura dei partiti nazionali e di quelli della capitale regionale rispetto a richieste di progresso del Friuli.

Dott. Giancarlo Castellarin

P.S.  In rete, alla voce “energia da fusione nucleare”, si possono approfondire a volontà gli elementi di informazione forniti .

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Il Comitato ringrazia il dott. Giancarlo Castellarin per averlo autorizzato a pubblicare il suo interessantissimo documento,  divulgabile liberamente citando il nome dell’autore.