La fusione laser ha un collo di bottiglia: produrre le capsule. Inertia dice di averlo accorciato a due ore

Nella fusione ottenuta con i laser, la capsula di combustibile non è un componente secondario e facilmente sostituibile: è uno degli elementi più difficili da fabbricare. Inertia Enterprises sostiene di aver riprogettato le fasi di riempimento e di formazione dello strato di combustibile congelato, portando a circa due o tre ore il tempo necessario per realizzare un bersaglio completo di deuterio e trizio (D-T). La sola crescita del cristallo richiederebbe ora circa 30 minuti, invece di una settimana o più al National Ignition Facility (NIF). 135

Il punto non è un nuovo risultato sperimentale di fusione, ma un problema di produzione. Inertia prova a trasformare i bersagli sviluppati per gli esperimenti del NIF — l’impianto del Lawrence Livermore National Laboratory negli Stati Uniti — da manufatti lenti, costosi e altamente personalizzati in prodotti che, almeno nelle intenzioni, possano essere realizzati con continuità. L’azienda non ha reso pubblici tutti i dettagli ingegneristici del metodo: l’elemento più solido disponibile è quindi la riduzione dichiarata dei tempi, non una dimostrazione indipendente di produzione su scala commerciale.

Perché queste capsule sono così difficili da fabbricare

Un bersaglio per la fusione laser è formato da un guscio sferico di diamante che contiene gas D-T e uno strato accuratamente modellato di combustibile D-T congelato. La capsula viene poi inserita in un involucro d’oro chiamato hohlraum, che trasforma l’energia del laser in raggi X. Questi comprimono il combustibile fino a innescare la reazione.

La forma e l’uniformità degli strati sono decisive. Anche deviazioni molto piccole dalla sfericità prevista possono alterare l’implosione e impedire l’innesco. 17

Al NIF, la produzione di un bersaglio di questo tipo può richiedere una settimana o più e costare, secondo le descrizioni del processo, una “piccola fortuna”. Il laboratorio realizza capsule per gli esperimenti, non la quantità continua che consumerebbe una centrale elettrica funzionante a ripetizione. 1

Che cosa dice di aver cambiato Inertia

La modifica riguarda soprattutto le fasi più lente: il riempimento della capsula e la crescita del cristallo uniforme di combustibile congelato. Inertia afferma di aver portato la crescita del cristallo a circa 30 minuti e l’intero ciclo di produzione a circa due o tre ore. 35

Questo non significa che la precisione sferica non sia più importante. L’obiettivo è piuttosto combinare una fabbricazione più veloce con un sistema che possa tollerare una variabilità maggiore rispetto a quella accettabile negli esperimenti del NIF. La startup prevede di utilizzare un laser circa quattro volte più potente di quello del NIF, così da avere un margine aggiuntivo rispetto a eventuali imperfezioni delle capsule. 39

La distinzione è fondamentale: una capsula prodotta più rapidamente è utile soltanto se continua a garantire la fisica necessaria per un’implosione capace di arrivare all’innesco. Inertia sta quindi cercando di ridurre tempi e requisiti di fabbricazione senza abbandonare l’architettura di base dei bersagli che ha permesso al NIF di ottenere i suoi risultati. 1

Perché la velocità è decisiva per la fusione commerciale

Una centrale a fusione basata sui laser avrebbe esigenze molto diverse da quelle di un laboratorio di ricerca. Il piano dichiarato da Inertia prevede circa 10 capsule di combustibile al secondo. A quel ritmo, una produzione ripetibile e ad alta capacità diventerebbe importante quanto il laser e la camera di reazione. 13

Un ciclo di due o tre ore non dimostra, da solo, che una fabbrica sia già in grado di fornire 10 capsule al secondo. Attacca però un ostacolo essenziale: una centrale che deve effettuare impulsi ripetuti per generare elettricità non può dipendere da bersagli realizzati manualmente in una settimana.

Tempi più brevi potrebbero inoltre ridurre la quantità di trizio immobilizzata nelle capsule in lavorazione o in attesa. Il trizio è radioattivo e molto raro; limitare il tempo e le scorte associate a ciascun ciclo potrebbe quindi avere valore sia nella gestione del combustibile sia nell’economia dell’impianto. Le informazioni disponibili presentano questo come una ragione per la commercializzazione, non come una riduzione già misurata delle scorte di trizio di Inertia. 11

Un passo importante, ma non ancora una centrale elettrica

La dichiarazione di Inertia riguarda uno dei passaggi che separano gli esperimenti di fusione del NIF da un sistema commerciale: fabbricare i bersagli abbastanza velocemente e in modo abbastanza uniforme da sostenere un funzionamento industriale.

Non dimostra però che siano stati risolti gli altri problemi di una centrale: la ripetizione continua degli impulsi, l’efficienza complessiva del sistema, l’inserimento dei bersagli nella camera di reazione, la disponibilità del combustibile e la produzione di elettricità a costi competitivi.

La lettura più accurata è quindi più circoscritta dello slogan “la fusione commerciale è arrivata”. Inertia sostiene di aver reso molto più rapido un componente necessario. Se il risultato potrà essere scalato mantenendo prestazioni compatibili con l’innesco, l’approccio derivato dal NIF potrebbe diventare più adatto alla produzione in fabbrica. La stessa azienda considera il riempimento del combustibile soltanto uno dei diversi ostacoli ancora da superare prima di una centrale commerciale. 15