HL-4, la scommessa cinese sulla fusione: magneti superconduttori da 25 tesla entro il 2030

La Cina sta cercando di spostare la ricerca sulla fusione nucleare dai record di temperatura al problema più difficile: costruire macchine e componenti capaci di funzionare in modo affidabile nel tempo.

Alla Conferenza sulla fusione del 2026, tenuta a Shanghai, è stato presentato HL-4, o Huanliu-4, una struttura sperimentale di nuova generazione progettata per verificare se i magneti superconduttori ad alta temperatura possano operare sotto il calore, le radiazioni e le sollecitazioni meccaniche tipiche di un dispositivo a fusione. 37

L’annuncio non equivale alla dimostrazione della fusione commerciale. Indica piuttosto un passaggio dall’esplorazione delle prestazioni del plasma alla costruzione dei magneti, dei materiali e delle infrastrutture industriali necessari per i futuri reattori.

HL-4 è il nuovo passaggio del programma cinese dei tokamak

La sigla HL prosegue la serie Huanliu dello Southwestern Institute of Physics, che comprende HL-1, HL-2A e HL-3. Quest’ultimo è attualmente il principale dispositivo operativo della sequenza; HL-4 viene invece descritto come una piattaforma più vicina alle esigenze ingegneristiche di un reattore, non semplicemente come un altro esperimento per stabilire un nuovo record di temperatura del plasma.

Il cuore del progetto è l’impiego di magneti superconduttori ad alta temperatura, o HTS dall’inglese high-temperature superconducting, capaci di generare campi magnetici molto intensi. Secondo le informazioni diffuse durante la conferenza, HL-4 dovrà verificare l’affidabilità di un magnete HTS da 25 tesla in un ambiente di fusione complesso. La struttura è stata inoltre descritta come una piattaforma sperimentale per plasma bruciante in regime stazionario, con un guadagno di fusione, o valore Q, previsto superiore a 5: si tratta però di obiettivi di progetto, non di risultati già ottenuti durante il funzionamento. 23

In concreto, HL-4 dovrà chiarire se la tecnologia dei magneti può restare operativa quando è sottoposta a intensi carichi termici, radiazioni e forti forze elettromagnetiche e meccaniche. È una domanda diversa da quella relativa alla capacità di un tokamak di produrre per brevi periodi un plasma estremamente caldo. Un futuro impianto elettrico avrebbe bisogno di magneti e sistemi ausiliari in grado di funzionare ripetutamente, con stabilità e affidabilità.

Il risultato di HL-3 nel 2025

HL-3 fornisce la base di fisica del plasma su cui si innesta il passo successivo. Nel 2025, il dispositivo ha raggiunto il traguardo delle temperature “doppio cento milioni”, con temperature ioniche di circa 120 milioni di °C e temperature elettroniche di circa 160 milioni di °C. 3642

Il dato relativo agli ioni varia leggermente a seconda della fonte: un rapporto della China National Nuclear Corporation sull’annuncio del marzo 2025 indicava 117 milioni di °C per la temperatura dei nuclei atomici, mentre riepiloghi successivi hanno utilizzato il valore di 120 milioni di °C. 3442 Il punto essenziale è che HL-3 ha operato nell’intervallo superiore ai 100 milioni di gradi associato alla ricerca avanzata sul plasma di fusione; non significa che abbia prodotto elettricità commerciale.

Sono inoltre previsti per il 2027 esperimenti di plasma bruciante con una versione aggiornata di HL-3. 3236 L’obiettivo sarà studiare plasmi in cui una parte significativa del riscaldamento deriva dalle reazioni di fusione, avvicinando la ricerca dalle condizioni estreme di laboratorio ai requisiti di un sistema energetico.

La tabella di marcia separata per i magneti da 25 tesla

L’annuncio di HL-4 è stato accompagnato da un’iniziativa industriale distinta. Un consorzio per l’innovazione del delta del Fiume Azzurro, guidato da China Fusion Energy e composto da altre otto aziende e istituzioni, ha presentato una tabella di marcia per lo sviluppo di magneti HTS ad alto campo destinati ai tokamak. Il gruppo afferma di voler rispondere alle esigenze di HL-4. 1819

La roadmap prevede due scadenze diverse:

• Entro il 2028: completare la prima linea per lo sviluppo e i test di magneti HTS ad alto campo da 25 tesla.
• Entro il 2030: completare lo sviluppo di magneti prototipo.

Queste date riguardano le infrastrutture per lo sviluppo dei magneti e la produzione dei prototipi, non necessariamente il completamento o la messa in servizio di HL-4. La distinzione è importante: una linea di test può essere pronta prima che un prototipo sia terminato, e un prototipo può essere completato prima di aver dimostrato un funzionamento prolungato in un ambiente di fusione. 2123

Il coinvolgimento di un consorzio industriale mostra inoltre che la strategia cinese non si limita ai singoli istituti di ricerca. Per arrivare a un sistema energetico ripetibile devono funzionare insieme la produzione dei superconduttori, la fabbricazione dei magneti, la criogenia, gli alimentatori, l’ingegneria strutturale e le apparecchiature di prova.

Perché il magnete da 582 tonnellate di BEST conta — e cosa non dimostra

Il magnete superconduttore toroidale da 582 tonnellate testato a luglio appartiene a un altro progetto: il Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak, noto come BEST. L’Institute of Plasma Physics cinese ha riferito che i principali sistemi di magneti superconduttori, compreso il magnete toroidale e una bobina HTS per il solenoide centrale, hanno superato i test di accettazione finale e quelli a pieno regime, utilizzando tecnologie sviluppate internamente. 2231

Si tratta di un traguardo rilevante per la produzione e l’integrazione di sistemi: grandi magneti superconduttori sono indispensabili per confinare il plasma in un tokamak. Superare i test di accettazione e quelli ai parametri nominali, tuttavia, non equivale a produrre elettricità da fusione con un bilancio energetico netto. BEST è ancora un progetto sperimentale in costruzione, il cui completamento è previsto per il 2027 e che punta a dimostrare la generazione di elettricità da fusione intorno al 2030. 2552

Il quadro può essere riassunto così:

• HL-3 sta dimostrando condizioni del plasma sempre più impegnative.
• HL-4 dovrebbe testare le prestazioni di magneti HTS in condizioni più vicine a quelle di un reattore.
• BEST è un tokamak superconduttore distinto, orientato verso esperimenti sul plasma bruciante e dimostrazioni di generazione elettrica.

I tre progetti fanno parte dello sforzo cinese più ampio sulla fusione, ma rappresentano traguardi diversi e non intercambiabili.

La fusione nella strategia industriale cinese

Il 15º Piano quinquennale cinese, relativo al periodo 2026-2030, inserisce l’energia da fusione tra le tecnologie di frontiera prioritarie. Le analisi del piano sottolineano anche l’autosufficienza tecnologica e lo sviluppo di capacità nazionali nei settori strategici. 4651

HL-4, la roadmap dei magneti da 25 tesla e BEST indicano quindi una strategia che riguarda tanto la catena di fornitura quanto la fisica del plasma. La Cina sta cercando di sviluppare l’ecosistema hardware necessario per i tokamak avanzati mentre continua a migliorare le prestazioni del plasma.

La cifra spesso citata di oltre 300 miliardi di yuan di investimenti entro il 2030 va interpretata con cautela. La fonte disponibile la presenta come una stima relativa alla fusione e ad altre industrie del futuro, non come uno stanziamento nazionale chiaramente documentato e riservato esclusivamente alla fusione o a HL-4. 49 La conclusione più prudente è che la fusione sia diventata un’area di investimento strategica; l’ammontare preciso delle risorse nazionali dedicate alla fusione non è stabilito dalle evidenze disponibili.

Il punto centrale

HL-4 va letto come il tentativo cinese di colmare la distanza tra gli esperimenti di successo sui tokamak e l’ingegneria complessa di un futuro reattore a fusione.

I risultati di HL-3 mostrano progressi sul fronte della fisica del plasma. Il magnete da 582 tonnellate di BEST dimostra una crescente capacità di fabbricare e testare componenti superconduttori di dimensioni imponenti. La roadmap di HL-4 aggiunge una prova ancora più severa: verificare se i magneti superconduttori ad alta temperatura possano sopportare le condizioni intense e prolungate previste all’interno di un dispositivo a fusione.

È un passo significativo nella competizione globale per la fusione, ma resta un passo verso la capacità di costruire un reattore, non la prova che l’elettricità da fusione commerciale sia già pronta.