Che cos'è l'energia da fusione?
L'energia di fusione è l'estrazione di energia dai legami tra particelle nei nuclei degli atomi fondendo insieme questi nuclei. Per ottenere più energia, devono essere utilizzati elementi leggeri e isotopi come idrogeno, deuterio, trizio ed elio, sebbene ogni elemento con un numero atomico inferiore al ferro possa produrre energia netta quando fuso. La fusione è in contrasto con la fissione, il processo mediante il quale l'energia viene generata rompendo i nuclei pesanti come l'uranio o il plutonio. Entrambi sono considerati energia nucleare, ma la fissione è più facile e meglio sviluppata. Tutte le attuali centrali nucleari funzionano basandosi sull'energia di fissione, ma molti scienziati sperano che una centrale elettrica basata sull'energia di fusione sarà sviluppata prima del 2050.
Esistono bombe nucleari basate sia sull'energia di fissione che sull'energia di fusione. Le bombe A convenzionali si basano sulla fissione, mentre le bombe H o le bombe all'idrogeno si basano sulla fusione. La fusione converte più efficacemente la materia in energia, producendo più calore e temperatura quando il processo viene incanalato in una reazione a catena. Pertanto le bombe H hanno rese più elevate rispetto alle bombe A, in alcuni casi oltre 5.000 volte superiori. Le bombe H usano un "booster" a fissione per raggiungere la temperatura richiesta per la fusione nucleare, che è di circa 20 milioni di gradi Kelvin. In una bomba H, circa l'1% della massa di reazione viene convertita direttamente in energia.
L'energia di fusione, non la fissione, è l'energia che alimenta il Sole e produce tutto il suo calore e luce. Al centro del sole, circa 4,26 milioni di tonnellate di idrogeno al secondo vengono convertite in energia, producendo 383 yottawatt (3,83 × 10 26 W) o 9,15 × 10 10 megatoni di TNT al secondo. Sembra molto, ma in realtà è abbastanza mite tenendo conto della massa totale e del volume del Sole. Il tasso di produzione di energia nel nucleo del Sole è solo di circa 0,3 W / m 3 (watt per metro cubo), oltre un milione di volte più debole della produzione di energia che avviene in un filamento di lampadina. Solo perché il nucleo è così enorme, con un diametro equivalente a circa 20 terre, genera così tanta energia totale.
Per diversi decenni, gli scienziati hanno lavorato per sfruttare l'energia di fusione per i bisogni dell'uomo, ma questo è difficile a causa delle alte temperature e delle pressioni coinvolte. Usando l'energia di fusione, un'unità di carburante delle dimensioni di un piccolo cuscinetto a sfere può produrre tutta l'energia di un barile di benzina. Sfortunatamente, tutti i tentativi di generazione di energia da fusione a partire dal 2008 hanno consumato più energia di quanto abbiano prodotto. Esistono due approcci di base: utilizzare un campo magnetico per comprimere un plasma alla temperatura critica (fusione di confinamento magnetico) o laser a fuoco su un bersaglio così intenso da riscaldarlo oltre la soglia critica di fusione (fusione di confinamento inerziale). Entrambi questi approcci hanno ricevuto finanziamenti significativi, con il National Ignition Facility (NIF) che ha cercato la fusione inerziale di confinamento e che è entrato in linea nel 2010, e l'International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) che ha cercato di fusione di confinamento magnetico e che è online nel 2018.