Fusione nucleare: la soluzione definitiva per l’energia pulita all’orizzonte

Il potere delle stelle

L’energia nucleare ha una cattiva reputazione presso molte persone. Ciò è in parte giustificato, visto che disastri come Chernobyl o Fukushima ne hanno macchiato la reputazione.

Altre persone hanno l'opinione opposta, ritenendo che qualsiasi cosa tranne la scissione degli atomi sia un modo primitivo e inefficiente per produrre energia. Sottolineano anche le basse emissioni di carbonio e l’energia di carico di base altamente stabile che l’energia nucleare può fornire.

È probabile che l'energia nucleare ne faccia parte il nostro futuro mix energetico, soprattutto come il 4^th la generazione di reattori nucleari inizia a diventare operativa, che sarà più pulito, più sicuro e più efficiente.

Tuttavia, tutti questi reattori si basano sul concetto di nucleare scissione. Prendono atomi molto pesanti come l'uranio, il torio o il plutonio e raccolgono energia quando si dividono in elementi più leggeri.

Un'altra forma di energia nucleare è il nucleare fusione. Si basa sul prendere elementi molto leggeri e fonderli in elementi più pesanti.

La fusione nucleare è letteralmente ciò che alimenta l'universo, con ogni stella un gigantesco reattore a fusione nucleare. Ogni secondo, il sole consuma 600 milioni di tonnellate di idrogeno. Per riferimento, ciò significa che il sole consuma una quantità di idrogeno pari all’intera massa della Terra ogni 70,000 anni.

Stranamente, ciò significa che l’energia solare (così come l’energia eolica, la biomassa e, in definitiva, anche i combustibili fossili) è in realtà solo energia da fusione nucleare (dal sole), tranne che con passaggi aggiuntivi.

Quindi, se potessimo replicarne solo una piccola parte sulla Terra, potremmo accedere a una fornitura di energia praticamente illimitata. Contrariamente all'uranio e al torio, che sono relativamente rari, l'idrogeno costituisce il 74% di tutta la materia disponibile nell'universo.

Fissione vs. Fusione

Quando bruciamo molecole come il gas naturale o il petrolio, liberiamo l'energia contenuta nei legami chimici della molecola. Si tratta di un livello di energia piuttosto elevato, ma ben lontano dallo stesso intervallo dell'energia contenuta negli atomi stessi.

Ecco perché nello studio legale 1 kg di uranio contiene la stessa quantità di energia di 2.7 milioni di kg di carbone. L'idrogeno, quando subisce la fusione, è ancora più potente.

Quando si parla di energia nucleare, può essere fonte di confusione capire perché è possibile produrre energia sia dalla fusione che dalla fissione.

Il motivo è che l'energia contenuta nel nucleo di un atomo varia a seconda del peso dell'elemento. I nuclei degli elementi pesanti contengono più energia degli elementi di peso medio, quindi quando si dividono rilasciano parte di quell'energia sotto forma di calore e radiazioni. Questo calore è quello che raccogliamo per produrre energia con le centrali nucleari.

Ma gli elementi molto leggeri sono ancora più energici. Quindi, quando li uniamo in elementi di peso medio, rilasciano ancora più energia.

Fonte: Natura

Di conseguenza, la fusione nucleare può produrre da 3 a 10 volte più energia rispetto alla scissione degli atomi.

Combinato con l’estrema abbondanza dell’elemento più leggero possibile, l’idrogeno, ciò rende teoricamente la fusione nucleare una fonte di energia illimitata, limitata solo dalla quantità totale di materia nell’intero universo.

Anche nel sistema solare, i giganti gassosi e le nubi di comete contengono così tanto idrogeno da far impallidire l’intera massa della Terra.

Realisticamente, anche una civiltà umana che utilizzasse 1,000 del nostro attuale consumo di energia non rimarrebbe mai senza carburante.

Ancora meglio, il prodotto risultante dalla fusione dell’idrogeno, l’elio, è un gas non tossico, leggero e chimicamente non reattivo. Quindi, non ci saranno scorie nucleari nocive da gestire una volta terminato il processo.

La fusione è difficile

Perché non abbiamo ancora potenziato la civiltà umana con la fusione nucleare?

Ebbene, il fatto è che la fusione nucleare è difficile da realizzare. I nuclei degli atomi di idrogeno hanno una carica elettrica positiva e si respingono naturalmente. Quindi può essere molto difficile avvicinarli abbastanza l'uno all'altro per la fusione, come 2 magneti ultra potenti che si annullano a vicenda.

In natura, solo la schiacciante gravità di un’intera stella è sufficiente per avvicinare abbastanza atomi di idrogeno da innescare la fusione. Anche qualcosa di grande come Giove è ancora “troppo piccolo” per realizzarlo.

Quindi, far sì che gli atomi di idrogeno si avvicinino sulla Terra è molto, molto difficile.

Tuttavia, è stato fatto ed è stato ottenuto per la prima volta con una macchina di fusione negli anni '1950. Queste macchine hanno dimostrato la fattibilità della creazione della fusione ma non sono riuscite a restituire energia sufficiente rispetto a quella utilizzata per innescare la fusione.

(TTecnicamente, la fusione nucleare su larga scala è stata realizzata già nel 1952 con la prima bomba termonucleare, ma questa non è certo una tecnica utilizzabile per creare un’alimentazione elettrica sicura).

Un altro problema con la fusione è che il plasma da fusione nucleare è estremamente caldo, solitamente superiore a 100 milioni di gradi Celsius. Quindi deve essere perfettamente contenuto altrimenti scioglierà il reattore.

A causa di tutti questi problemi da risolvere, la fusione nucleare è stato un campo in lenta evoluzione, con il commento sarcastico che “La fusione è sempre 30 anni nel futuro".

Sostituzione della gravità

Il problema di creare abbastanza energia dalla fusione, rispetto a quella utilizzata per innescare la reazione di fusione nucleare, è ricorrente nel settore. Poiché la fusione è così difficile da realizzare, comprimere anche solo pochi atomi di idrogeno è estremamente dispendioso in termini energetici.

Finora sono stati proposti diversi metodi.

È stato dimostrato che ciascuno di essi “funziona”, nel senso che fa sì che l'idrogeno o altri elementi leggeri si fondano in elementi più pesanti e rilascino energia.

tokamak

I reattori a fusione creano uno spazio a forma di ciambella con campi magnetici, dove può essere contenuto il plasma di fusione nucleare.

Questo è attualmente uno dei progetti considerati con le maggiori possibilità di essere ottimizzato in un reattore a fusione commerciale. Il primo tokamak fu costruito nel 1958 e costituisce il concetto base di ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), il più grande sforzo di ricerca per sviluppare la fusione commerciale, con quasi tutte le nazioni tecnologicamente avanzate che partecipano al progetto.

Fonte: DOE

Tuttavia, ITER è stato un progetto travagliato con notevoli ritardi. Recentemente è stato annunciato che le reazioni che producono energia potrebbero non avvenire prima del 2039.

Altri magneti Reattori a fusione

Oltre ai tokamak, altri progetti utilizzano magneti per comprimere e confinare il plasma. Ciò include stellarator, sferomak e tori compatti.

In un reattore stellare, la forma a ciambella è irregolare/contorta. In teoria, può consentire una maggiore durata delle reazioni di fusione e un plasma più stabile. In pratica, è molto difficile da costruire ed è stato considerato più difficile dei tokamak. Anche questo ulteriore livello di complessità ha reso molto difficile la modellazione su un computer, rendendola più difficile da prevedere e più costosa da costruire.

Sferomak sono simili ai tokamak ma sono leggermente diversi nel modo in cui inducono il campo magnetico.

Toroidi compatti provare a creare la fusione senza una bobina magnetica al centro del toro (a forma di ciambella), riducendo la necessità di magneti complessi.

Laser

Invece di comprimere insieme gli atomi di idrogeno con un magnete, un altro approccio che utilizza i laser cerca di renderli così caldi da farli scontrare tra loro, creando quindi immediatamente onde d’urto che spingono insieme gli atomi di idrogeno.

Un buon esempio è il Struttura nazionale di accensione degli Stati Uniti (NIF), che guida, amplifica, riflette e focalizza 192 potenti raggi laser in un bersaglio delle dimensioni di una gomma da matita. Ciò fornisce 500 trilioni di watt di potenza di picco in un unico punto.

Fonte: Britannica

Questo è l’altro progetto principale considerato probabile che un giorno possa realizzare una fusione commerciale praticabile.

La fusione basata sui magneti lotta con la matematica complessa e la scienza dei materiali superconduttori. La fusione indotta dal laser fatica a fornire l’energia correttamente e a mantenere il combustibile sufficientemente denso e omogeneo affinché possa avvenire la fusione.

Spinta elettrica

Un ultimo metodo possibile per ottenere artificialmente la fusione è utilizzare correnti elettriche per generare il campo magnetico comprimendo maggiormente il plasma, oppure Fusione target magnetizzato (MTF).

Uno di questi metodi è il Pizzico Z, un altro metodo utilizza pistoni pneumatici e iniezione di plasma. Un acceleratore di particelle potrebbe forse raggiungere lo stesso principio.

Fonte: IEEE

In generale, questi progetti tendono ad essere molto più compatti rispetto al tokamak o alla fusione basata sul laser.

In particolare, è l’approccio favorito dalle società private di fusione Fusione generale e Elio.

Passi verso la fusione commerciale

i rendimenti

Come spiegato sopra, la fusione è ancora un campo sperimentale, senza ancora un percorso ovvio verso un progetto commercialmente fattibile.

Nel complesso, la resa dei reattori a fusione è migliorata, il che significa che iniziano progressivamente a produrre più energia di fusione dall’energia iniettata al loro interno per innescare la fusione.

Nel 2022, i ricercatori della National Ignition Facility degli Stati Uniti hanno annunciato di “hanno creato una reazione che ha prodotto più energia di quanta ne hanno immessa".

In pratica, questa affermazione è un po’ fuorviante: il progetto alimentato dal laser ha effettivamente erogato 2.05 megajoule di energia e creato 3 megajoule di energia attraverso la fusione.

Ciò ignora il fatto che per creare i 2.05 megajoule di laser, Per creare questi raggi laser è stata consumata una quantità totale di elettricità pari a 322 megajoule di energia. Quindi, in pratica, il rendimento energetico totale è ancora 100 volte troppo piccolo per renderlo un “reale” rendimento positivo con quel modello. E in pratica anche inferiore perché, di sicuro, non tutto il calore generato potrebbe essere riconvertito in energia.

Si tratta comunque di un traguardo importante e di un risultato impressionante.

Stabilità del plasma e durata della reazione

La parte fondamentale sarà valutare la situazione di una reazione di fusione autosufficiente, in cui il precedente rilascio di energia è sufficiente per innescare una maggiore fusione. Fino a poco tempo fa, le reazioni di fusione duravano al massimo poche decine di secondi. In un futuro reattore commercialmente valido, tali reazioni potrebbero durare decine di minuti o addirittura ore, grazie a un plasma più stabile.

Questo potrebbe essere più vicino di quanto molti si aspettassero, con un nuovo record di un'intera fusione della durata di 6 minuti raggiunto dal dispositivo WEST (tungsten (W) Environment in Steady-state Tokamak) in Francia.

Ciò illustra come l’uso innovativo di materiali avanzati come il tungsteno potrebbe aprire la strada a un drastico miglioramento rispetto alla progettazione classica dei reattori a fusione. Puoi leggere di più sul tungsteno e sulle opportunità di investimento difficili da trovare in questo settore nel nostro articolo “Tungsteno: il metallo high-tech segreto".

Superconduttori economici

Questo passaggio è necessario soprattutto per i progetti di reattori a fusione basati su magneti, ma anche per altri, poiché i livelli di potenza di solito richiedono l’utilizzo di alcuni materiali superconduttori da qualche parte nel sistema.

Fortunatamente, superconduttori migliori, o anche la tecnologia dei superconduttori a temperatura ambiente, stanno facendo rapidi progressi. Puoi leggere i dettagli di quell’argomento nel nostro articolo “I progressi nella superconduttività aprono la strada a una nuova rivoluzione tecnologica".

AI

Il plasma è uno stato della materia incredibilmente complesso, molto diverso dagli altri 3 (solido, liquido, gas). Fa estremamente caldo e, nel complesso, diventa rapidamente molto instabile.

Il plasma instabile tende a non restare confinato a lungo nel reattore, interrompendo il processo di fusione nucleare.

Per compensare, i magneti dei reattori nucleari cercano di stabilizzare costantemente il plasma, regolando il campo magnetico in tempo reale. La matematica ad essi associata è incredibilmente complessa e persino i supercomputer possono avere difficoltà con essi, soprattutto se devono eseguirli rapidamente per istruire la giusta reazione al magnete del reattore.

La situazione potrebbe cambiare, grazie ai progressi nell’intelligenza artificiale, come abbiamo riportato in un recente articolo. Lì abbiamo spiegato come l’intelligenza artificiale ha imparato a prevedere l’insorgere di instabilità nel plasma con un anticipo fino a 300 ms.

“Non dobbiamo più aspettare che si verifichino le instabilità e quindi intraprendere una rapida azione correttiva prima che il plasma venga interrotto”.

Sicurezza

La fusione nucleare è intrinsecamente molto più sicura della fissione nucleare. La reazione di fusione si interrompe automaticamente quando il plasma si espande, il che significa che non vi è alcun rischio di una reazione a catena fuori controllo.

Tuttavia, prima di diventare una fonte di energia su larga scala, la fusione nucleare dovrà ancora affrontare alcuni problemi di sicurezza:

• Molti progetti di reattori utilizzano il trizio, poiché queste reazioni di fusione sono più facili da innescare rispetto alla fusione deuterio-deuterio. Tuttavia, il trizio è radioattivo, quindi qualsiasi guasto del reattore potrebbe portare a una (piccola) contaminazione radioattiva.
• L’instabilità del plasma e la fisica delle alte energie comportano un rischio intrinseco. Mantenere gli operatori al sicuro e il reattore integro durante le operazioni continue di produzione di energia richiederà buone procedure di sicurezza e probabilmente l’ottimizzazione della progettazione.
• La fusione nucleare occasionalmente produce neutroni, che trasformeranno lentamente la parete del reattore in scorie radioattive. Sebbene abbiano un volume minimo, questi rifiuti dovranno essere adeguatamente trattati al termine della vita dei componenti o dei reattori nel loro insieme.

Argomenti afferenti

Propulsione a fusione spaziale

Attualmente, la fusione nucleare viene perseguita principalmente per il suo potenziale nella produzione di energia sulla Terra. Un altro settore che trarrebbe grandi benefici dalla padronanza della fusione nucleare è l’esplorazione e la colonizzazione dello spazio.

Grazie all'altissima efficienza rispetto alla massa del combustibile e alle temperature estremamente elevate, i reattori a fusione nucleare costituiscono i perfetti sistemi di propulsione nello spazio profondo.

In teoria, potrebbe garantire accelerazioni e tempi di viaggio molto rapidi, con un basso fabbisogno di carburante e una maggiore sicurezza per l’equipaggio rispetto ad alternative come i motori a fissione chimica o nucleare. La facilità di accesso e la sovrabbondanza di idrogeno nello spazio rappresentano un ulteriore vantaggio.

In pratica, realizzare un reattore a fusione abbastanza piccolo e leggero da poter essere trasportato su un’astronave potrebbe essere una sfida, anche dopo aver padroneggiato la progettazione sulla Terra.

Se la fusione nucleare diventasse commercialmente fattibile, ciò ne rivoluzionerebbe completamente la prospettiva un’economia basata sullo spazio (di cui discutiamo con e senza fusione nel nostro articolo qui), e rendere immediatamente l'umanità una specie in grado di viaggiare nello spazio.

Fusione fredda

La fusione fredda è un argomento controverso. Concettualmente, questa è l'idea che la fusione nucleare potrebbe essere ottenuta senza plasma a basse temperature.

Un metodo proposto sarebbe quello di utilizzare materiali che cambiano forma in modo tale che gli atomi di idrogeno siano intrappolati e costretti a fondersi insieme. Per realizzarlo sono stati proposti metalli infusi di idrogeno come palladio, erbio e titanio.

Nel 1989, i ricercatori Stanley Pons e Martin Fleischmann affermarono di aver raggiunto tale fusione. Sfortunatamente, anni di tentativi da parte della comunità scientifica di replicare i risultati finora non hanno avuto successo, portando ad accuse di scarsa qualità scientifica o addirittura di vera e propria frode.

La controversia che ne seguirebbe danneggerebbe permanentemente l'immagine di questo concetto. Ciononostante è ancora in fase di elaborazione da parte di un piccolo numero di scienziati, di solito sotto il nome di Reazioni nucleari a bassa energia (LENR), Scienza nucleare a materia condensata (CMNS) o Reazioni nucleari assistite chimicamente (CANR).

Negli anni ’2020 si è verificato un rinnovato interesse nel campo, cercando di superare lo stigma della ricerca poco seria. In particolare, l’agenzia governativa statunitense ARPA-E ha annunciato nel 2023 una manciata di sovvenzioni per finanziare gruppi di ricerca che studiano le reazioni nucleari a bassa energia (LENR), seguendo risultati intriganti raggiunti dai ricercatori della NASA nel 2020.

La fusione fredda è attualmente molto incerta e speculativa. Tuttavia, il ritorno di una ricerca seria e ben finanziata sul campo potrebbe chiarire la situazione e determinare se questo potrebbe diventare un percorso praticabile verso il raggiungimento della fusione nucleare.

Fusione di bolle

Un'altra idea è che la fusione nucleare potrebbe avvenire nelle bolle quando collassano; ad esempio, si possono formare bolle nell'acqua quando sottoposta agli ultrasuoni, un'idea talvolta chiamata anche sonofusione.

In teoria, le onde d’urto create dal collasso di una bolla in un liquido potrebbero essere abbastanza potenti da provocare la fusione, non del tutto diversamente da come fanno le onde d’urto indotte dal laser. Potrebbe spiegare il fenomeno della sonoluminescenza (l'emissione di luce ancora non compresa quando una bolla collassa).

L'idea è controversa quanto la fusione fredda, e il suo principale promotore è stato ampiamente criticato.

Tuttavia, l’idea potrebbe non essere così morta come gli ultimi vent’anni di controversie avrebbero fatto sembrare.

Nel maggio 2024, un articolo scientifico intitolato “Osservazione dell'emissione di neutroni durante la cavitazione acustica di polvere di titanio deuterato“, pubblicato sulla prestigiosissima rivista Nature, affermava di aver rilevato potenziali eventi di fusione con bolle di acqua pesante mescolate a particelle di titanio.

Siamo stati in grado di sostenere la produzione di neutroni per diverse ore e di ripetere l’esperimento più volte in varie condizioni. Ipotizziamo che i neutroni osservati provengano dalla fusione nucleare degli ioni di deuterio disciolti nel reticolo di titanio a causa dell'azione meccanica dei getti di cavitazione incidenti

Il mix di un reticolo di titanio (come nella fusione fredda) con la cavitazione (bolle) è più che intrigante, e la pubblicazione su una rivista peer-reviewed molto seria potrebbe riaccendere l’interesse nel settore, con forse la “fusione a bolle fredde” un inaspettato svolta scientifica.

Entrata del settore privato

Fin dalla sua nascita, i campi della fisica del plasma e della fusione nucleare sono stati per lo più guidati dalla ricerca governativa con finanziamenti pubblici.

Ciò ha senso, poiché sono stati molto utili per i programmi di sviluppo di armi nucleari, con, ad esempio, la National Ignition Facility statunitense inizialmente sviluppata per sostituire i test sulle armi nucleari più che per esplorare la fusione nucleare.

Trattandosi di un segmento della scienza senza applicazioni commerciali dirette, i finanziamenti per la fusione dovevano provenire principalmente dal settore pubblico e accademico.

Ciò sta cambiando grazie alla convergenza di 3 fattori:

1. Decenni di esperienza nel settore hanno creato un ampio corpus di conoscenze ad accesso libero e scienziati formati che possono lavorare per aziende commerciali.
2. La fusione nucleare sembra più vicina che mai a essere realizzata a livello commerciale, aumentando l’entusiasmo degli investitori. E lo stile di investimento “Moonshot” è ora popolare, con la fusione nucleare forse il colpo sulla Luna definitivo insieme all’estrazione mineraria di asteroidi, rispettivamente risolvendo in modo permanente i problemi di scarsità di energia e di materie prime.
3. Il cambiamento climatico, la geopolitica e l’esaurimento delle risorse stanno tutti convergendo per aumentare la domanda di un’abbondante fonte di energia a zero emissioni di carbonio.

Quindi una nuova ondata di sforzi per la fusione nucleare è ora guidata da aziende private, che cercano di rielaborare i progetti dei reattori partendo dai principi primi, studiano nuovi metodi e cercano di replicare per il settore della fusione ciò che aziende come SpaceX hanno ottenuto per il volo spaziale (come si pensava in precedenza). impossibile riutilizzabilità del razzo).

Imprese di fusione

Attualmente, nessuna delle società impegnate a rendere commercialmente fattibile la fusione nucleare è quotata in borsa. Ciò comprende Elio, Fusione generale, Fusione del Commonwealth, Tecnologie del tè, ZAP Energiae NEO Fusion. Puoi trovare un ampio elenco di startup nel settore della fusione nucleare nella pagina dedicata di Dealroom.

1. Fusione generale

General è una delle startup che si stanno adoperando per rendere la fusione un’impresa del settore privato, invece che un progetto di fisica finanziato con fondi pubblici.

La società è stata fondata nel 2002 per sviluppare la tecnologia Magnetized Target Fusion (MTF).

L’azienda prevede che MTF rappresenti un percorso più breve verso la fusione energeticamente positiva e che sia molto meno costoso. General Fusion è stata la prima al mondo a costruire e mettere in servizio un iniettore di plasma toroidale compatto su scala di centrale elettrica nel 2010 e da allora ha raggiunto molti altri traguardi.

Fonte: Fusione generale

L’azienda mira a raggiungere la fusione con una temperatura di 100 milioni di gradi Celsius nel 2025 e a progredire verso il pareggio energetico (ritorno positivo dalla fusione nucleare) nel 2026. Prima di ciò, un 1/5^th Il modello in scala è stato realizzato nel 2023 e le sue prestazioni corrispondevano alle aspettative dei modelli computerizzati.

Nel complesso, General Fusion ha trascorso 2 decenni costruendo passo dopo passo ciascuna delle tecnologie fondamentali del suo progetto finale, testandole lungo il percorso e convalidando con successo l'idea, almeno finora.

In quanto azienda privata, non ha dovuto discutere e negoziare alcuna modifica progettuale, contrariamente a progetti internazionali come ITER. Potrebbe anche scegliere la tecnologia in base ai propri meriti, senza dover decidere se un paese specifico debba ottenere l’appalto indipendentemente da ragioni politiche.

Fonte: Fusione generale

Questo è il motivo per cui molti si aspettano che General Fusion e alcuni dei suoi concorrenti gestiscano ciò che i grandi progetti governativi potrebbero non riuscire.

2. Lockheed Martin Corporation

Una notevole eccezione alle startup quotate in borsa che dominano il settore sono le società quotate in borsa Lockheed Martin Corporation, un gigante dell'industria della difesa.

Lockheed lavorava dall'inizio degli anni 2010 in poi Fusione compatta, un reattore a fusione nucleare che dovrebbe essere pronto entro il 2020. Tuttavia, da allora è stato annunciato che i lavori sul progetto sarebbero stati interrotti nel 2021.

L'azienda è stata molto discreta riguardo a questo progetto dopo un annuncio iniziale molto pubblico. Ad oggi non è chiaro cosa possa aver spinto l’azienda ad abbandonare l’idea.

Allo stesso tempo, sembra che non abbia abbandonato del tutto il concetto, in particolare con investimenti nel 2024 in Helicity, una startup che sviluppa un motore a fusione.

L’idea sarebbe quella di spingere la navicella spaziale con brevi esplosioni di fusione. Elicity prevede di utilizzare una pistola al plasma, lo stesso approccio adottato dal General Fusion.

Potenzialmente, i risultati interni della Lockheed hanno dimostrato che il loro progetto non potrebbe sostenere la fusione in modo compatibile con la produzione di energia.

Ma forse allo stesso tempo brevi raffiche sono sufficienti per la necessità di propulsione nello spazio e sono molto più vicini a diventare un prodotto vero e proprio? Sarebbe anche più adatto al profilo generale dell’azienda focalizzato sul settore aerospaziale e della difesa.

3. Tecnologie TAE

Precedentemente nota come Tri Alpha Energy, la società con sede in California è focalizzata sullo sviluppo della tecnologia dell’energia da fusione. TAE Technologies sta attualmente aggiornando la sua piattaforma di fusione, Norman, a una macchina di sesta generazione chiamata Copernicus.

Fonte: TAE

La tecnologia TAE si basa su acceleratori di particelle per iniettare energia nel plasma e “agire come un agente addensante che lo rende più gestibile”.

L’azienda utilizza inoltre ampiamente la stampa 3D nella realizzazione di Copernicus, consentendo iterazioni rapide di nuove parti e una più rapida risoluzione dei problemi. Ad esempio, è riuscita a stampare alcuni componenti del reattore con un peso pari alla metà di quello che avrebbe ottenuto la produzione convenzionale.

Fonte: TAE

Se tutto andrà liscio, l’azienda prevede di costruire il suo primo prototipo di centrale elettrica che potrebbe collegarsi alla rete all’inizio degli anni ’2030, il cui ampliamento per sviluppare energia commerciale “robusta e affidabile” continuerà per tutto il decennio. La fusione, secondo il suo CEO Michl Binderbauer, ci porterebbe in un “paradigma di abbondanza”.

Negli ultimi 25 anni, la società ha operato secondo un modello “money by mile”, in cui ogni round di finanziamento viene guadagnato solo in base al raggiungimento dei traguardi promessi agli investitori.

Nel 2022, Google e Chevron hanno investito in TAE Technologies come parte della raccolta di fondi da 250 milioni di dollari della società. Google collabora con TAE ormai da un decennio e fornisce all’azienda intelligenza artificiale e potenza di calcolo.

L'azienda offre anche servizi di scienze della vita (Boro Neutron Capture Therapy -BNCT) e soluzioni energetiche come batterie e mobilità elettrica.

4. Elio

Helion mira a creare la fusione con deuterio ed elio-3, invece dell'approccio più comune che si concentra sulla fusione con trizio.

Normalmente l'elio-3 è molto difficile da trovare. Ma Helion ha un metodo per produrlo dal deuterio nel proprio reattore. Altrimenti, probabilmente sarebbero state necessarie alternative come l’estrazione mineraria non provata sulla Luna.

Come la maggior parte delle imprese private nel campo della fusione, Helion utilizza la tecnologia di iniezione del plasma.

Un'altra caratteristica unica è mirata alla cattura diretta dell'elettricità dal plasma, utilizzando la legge di Faraday per indurre una corrente, saltando direttamente il ciclo di riscaldamento del vapore comune nelle centrali nucleari.

Questa mossa è piuttosto audace, ma potrebbe anche aumentare la resa delle future centrali elettriche di 2-3 volte, poiché la conversione da calore a vapore in energia elettrica avviene solitamente con un’efficienza molto bassa. È anche una procedura ad alta intensità di capitale.

Si prevede che la centrale elettrica a fusione di Helion avrà costi di carburante trascurabili, bassi costi operativi, tempi di attività elevati e costi di capitale competitivi. Le nostre macchine richiedono un costo molto più basso in termini di beni strumentali perché possiamo realizzare la fusione in modo così efficiente e non richiedono grandi turbine a vapore, torri di raffreddamento o altri costosi requisiti degli approcci tradizionali alla fusione.

Helion attualmente è operativo Trenta, sono le 6^th reattore di generazione che ha raggiunto oltre 10,000 impulsi e 100 milioni di gradi Celsius di temperatura.

Fonte: Elio

Attualmente si sta trasferendo a Polaris, il suo prossimo modello dovrebbe spingersi fino a 100 volte più velocemente di Trenta, il che lo renderebbe la prima fusione nucleare a produrre un guadagno netto di elettricità.

Vale la pena notare che Polaris sarebbe lungo 19 metri, ben lungi dall’essere un’installazione gigantesca rispetto ad altri progetti di reattori a fusione più classici.