How close are we to powering the world with nuclear fusion? - George Zaidan

Traduttore: marta leoni Revisore: Chiara Mondini

In the time it takes to snap your fingers,

In uno schiocco di dita,

the Sun releases enough energy to power our entire civilization for 4,500 years.

il Sole rilascia energia sufficiente ad alimentare la Terra per 4.500 anni.

So naturally, scientists and engineers have been working to build

Naturalmente, scienziati e ingegneri hanno tentato di costruire

a miniature star here on Earth... to plug into our power grid.

una stella in miniatura qui sulla Terra, da collegare alla nostra rete elettrica.

And the thing is, we already kind of have.

E il fatto è che, in un certo senso, ci sono già riusciti.

It just doesn’t look like a tiny star floating in a lab.

Ma non è una minuscola stella fluttuante in un laboratorio.

The stars are made of an almost incomprehensible number of particles,

Le stelle sono composte da un numero quasi inimmaginabile di particelle,

which gravity compresses into a super dense core.

che la gravità comprime in un nucleo super denso.

This core is hot and dense enough to force atomic nuclei together,

Questo nucleo è abbastanza caldo e denso da unire i nuclei atomici,

forming larger, heavier nuclei in a process known as fusion.

formando nuclei più grandi e pesanti in un processo noto come fusione.

The reverse process, where one atom splits into two, is called fission.

Il processo inverso, in cui un atomo si divide in due, si chiama fissione.

In both processes, the mass of the end products is slightly less

In entrambi i casi, la massa dei prodotti finali è leggermente inferiore

than the mass of the initial atoms.

alla massa degli atomi iniziali.

But that lost mass doesn’t disappear—

Ma quella massa persa non scompare:

it’s converted to energy according to Einstein’s famous equation.

viene convertita in energia secondo la famosa equazione di Einstein.

And since c² is such a massive number,

E poiché c² è un numero enorme,

both fission and fusion generate a lot of energy.

sia la fissione che la fusione generano molta energia.

Fusion in our Sun mostly produces helium nuclei.

Nel nostro Sole la fusione produce principalmente nuclei di elio.

In the most common pathway, two protons fuse to form a deuterium nucleus,

Il più delle volte, due protoni si fondono per formare un nucleo di deuterio,

which then fuses with another proton to form a helium-3 nucleus,

che poi si fonde con un altro protone per formare un nucleo di elio-3,

which then fuses with another helium-3 nucleus to form a helium-4 nucleus.

che si fonde con un altro nucleo di elio-3 e forma un nucleo di elio-4.

But there’s a catch— that first step is incredibly rare.

Ma c’è un problema: quel primo passaggio è rarissimo.

Only 1 in 100 septillion collisions between protons

Solo una su 100 quadrilioni di collisioni tra protoni

results in a deuterium nucleus.

produce un nucleo di deuterio.

In the Sun this isn’t a problem because there are so many protons

Nel Sole questo non è un problema perché ci sono così tanti protoni

that even a reaction this rare happens all the time.

che anche una reazione così rara avviene continuamente.

But on Earth, researchers rely on a more easily reproducible reaction,

Ma sulla Terra, i ricercatori si affidano a una reazione più facilmente ripetibile,

where a deuterium nucleus fuses with a tritium nucleus

in cui un nucleo di deuterio si fonde con un nucleo di trizio

to form a helium-4 nucleus and a neutron.

per formare un nucleo di elio-4 e un neutrone.

We’ve actually been doing reactions like this one inside particle accelerators

In realtà, otteniamo reazioni simili all’interno di acceleratori di particelle

since the 1930s.

sin dagli anni Trenta.

But these accelerators are not designed to harness the energy this reaction releases.

Ma questi acceleratori non sono progettati per sfruttare l’energia rilasciata.

Rather, they’re used to generate neutrons

Invece, sono usati per generare neutroni,

for a variety of scientific and military purposes.

per vari scopi scientifici e militari.

Whereas if we want to use fusion to produce limitless energy,

Mentre per usare la fusione per produrre energia illimitata, avremmo bisogno

we’d need a device that can harness the energy released,

di un dispositivo in grado di sfruttare quella rilasciata,

channel enough of that energy back into the device to keep the reaction going,

di incanalarne una quantità sufficiente nel dispositivo per tenere attiva

and then send the rest out to our power grid.

la reazione e inviare il resto alla rete elettrica.

And for that job, we need a nuclear fusion reactor.

E per fare tutto ciò, avremmo bisogno di un reattore a fusione nucleare.

Like a particle accelerator, a reactor would generate helium nuclei and neutrons.

Come un acceleratore, un reattore produrrebbe nuclei di elio e neutroni,

But that reaction would happen in a superhot core

ma quella reazione avverrebbe in un nucleo surriscaldato

and the resulting neutrons would shoot outward

e i neutroni sarebbero sparati all’esterno

to heat up a layer of lithium metal.

per riscaldare uno strato di litio metallico.

That heat would then boil water,

Il calore farebbe bollire acqua

generating steam to run turbines and produce electricity.

per generare vapore, attivare delle turbine e produrre elettricità.

Meanwhile, the helium nuclei would stay in the core

Nel frattempo, i nuclei di elio resterebbero nel nucleo

and slam into other nuclei to keep the reaction going—

scontrandosi con altri nuclei per continuare la reazione

and the electricity flowing.

e far passare l’elettricità.

This tech has many practical challenges,

Questa tecnologia presenta sfide tecniche

including how to confine a swirling mass of million-degree matter.

come quella per isolare una massa vorticante di materia a milioni di gradi.

But the biggest hurdle is achieving what's called ignition.

Ma l’ostacolo più grande è ottenere la cosiddetta accensione.

An energy technology is only commercially viable

Una tecnologia energetica è commercialmente valida

if it puts out more energy than it uses.

solo se emette più energia di quella che consuma.

And a fusion reactor needs a lot of energy to get the core hot enough

E un reattore a fusione necessita di molta energia per riscaldare il nucleo

for fusion to occur.

tanto da consentire la fusione.

So there’s a tipping point:

Ecco il punto critico:

a moment when the fuel is hot enough to start the reaction

il momento in cui il combustibile è abbastanza caldo da rilasciare

and release more energy than is needed to reach and maintain that temperature.

più energia di quella necessaria a raggiungere e mantenere la temperatura.

This is ignition.

Questa è l’accensione.

Stars reach ignition under the force of huge amounts of gravity,

Le stelle si accendono sotto l’influsso di un’enorme forza di gravità,

but this approach is impossible on Earth

ma ciò è impossibile sulla Terra

since you’d need thousands of times the mass of, well, the entire Earth.

poiché servirebbe una massa di migliaia di volte la massa, beh, dell’intera Terra.

So researchers typically rely on vast arrays of lasers,

Perciò i ricercatori in genere si affidano a una vasta gamma di laser

or methods that combine magnets with high energy particles

o a metodi che combinano magneti con particelle ad alta energia

or electromagnetic waves similar to those in your microwave oven.

o a onde elettromagnetiche simili a quelle del forno a microonde.

In 2022, scientists at the US National Ignition Facility

Nel 2022, gli scienziati della National Ignition Facility, negli Stati Uniti

demonstrated ignition for the first time ever,

hanno realizzato l’accensione per la prima volta in assoluto,

using 192 lasers to heat deuterium and tritium to 100 million degrees.

utilizzando 192 laser per riscaldare deuterio e trizio a 100 milioni di gradi.

While this was a huge step forward,

Sebbene sia stato un enorme passo avanti,

we’re still a ways off from a self-sustaining, long-running reactor

siamo ancora lontani da un reattore autosufficiente e di lunga durata

that produces more energy than it uses.

che produca più energia di quella che consuma.

But once operational, these relatively small reactors could power a city

Ma una volta operativi, questi reattori relativamente piccoli alimenterebbero

of a million people for a year with just two pickup trucks of fuel.

una città di un milione di persone per un anno con solo due furgoni di carburante.

Today, you’d have to burn roughly 3 million tons of coal

Ad oggi, bisognerebbe bruciare circa 3 milioni di tonnellate di carbone

to produce that much energy.

per produrre così tanta energia.

That is the promise of fusion:

Questa è la promessa della fusione:

limitless, on-demand energy with almost no emissions.

energia illimitata e su richiesta con quasi nessuna emissione.

True star power, right here on Earth.

La vera potenza delle stelle, qui sulla Terra.