Il magnete da 582 tonnellate che avvicina la Cina all’energia da fusione

Il risultato non significa ancora che la Cina abbia prodotto energia elettrica dalla fusione. Significa però che uno dei sistemi più complessi necessari per confinare il plasma è stato costruito e verificato con successo, avvicinando il programma all’obiettivo dichiarato di una prima dimostrazione intorno al 2030 .

Il magnete da 582 tonnellate: numeri e prestazioni

La bobina a campo toroidale, o TF, ha una caratteristica forma a “D” e crea la gabbia magnetica che mantiene il plasma lontano dalle pareti del reattore. Le sue specifiche principali sono:

• Peso: 582 tonnellate metriche
• Dimensioni: 21 metri di lunghezza, 12 metri di larghezza e 3,3 metri di altezza
• Corrente stabile nei test: 60 chiloampere
• Energia immagazzinata: 6,03 megajoule per bobina
• Campo magnetico: circa 6,5 tesla, da due a quattro volte superiore a quello di una risonanza magnetica ospedaliera
• Durata prevista: circa 40.000 impulsi di plasma

Il magnete è progettato per confinare plasma portato oltre i 100 milioni di gradi Celsius, una temperatura circa sei volte superiore a quella del nucleo del Sole . In un tokamak, il plasma non può entrare in contatto con una parete solida: viene quindi sospeso e controllato attraverso campi magnetici estremamente intensi.

Il progetto prevede l’assemblaggio di 16 bobine di questo tipo per formare il campo toroidale completo del reattore BEST .

Il confronto con ITER

Il confronto più immediato è con ITER, il grande reattore sperimentale internazionale in costruzione in Francia. Secondo i dati diffusi dai ricercatori cinesi, la bobina TF di BEST ha:

• un volume pari a 1,3 volte quello delle bobine toroidali equivalenti di ITER ;
• una capacità di immagazzinare circa tre volte più energia .

Questo non rende però BEST una macchina complessivamente più grande di ITER. Il raggio maggiore del reattore cinese è di circa 3,6 metri, contro i circa 6,2 metri di ITER . BEST è pensato come un passaggio intermedio: secondo il piano di ricerca, dovrebbe diventare il più grande tokamak operativo a deuterio-trizio prima dell’entrata in funzione di ITER .

In altre parole, il record riguarda soprattutto il magnete e le sue prestazioni, non le dimensioni dell’intero reattore. Il suo ruolo è testare plasmi ad alte prestazioni e tecnologie utili alla fase successiva del programma cinese.

Il secondo componente: il solenoide centrale

I ricercatori hanno testato con successo anche un modello di solenoide centrale, indicato con la sigla CS, nell’ambito del programma CRAFT . Se le bobine toroidali funzionano come una gabbia magnetica, il solenoide svolge il ruolo dell’“accenditore” del tokamak: induce e contribuisce a mantenere la corrente nel plasma .

Per questo la sua affidabilità è essenziale. I ricercatori dell’Istituto di fisica del plasma hanno spiegato che le prestazioni del solenoide determinano direttamente la capacità del dispositivo di avviare e mantenere il funzionamento del plasma .

Sei anni di sviluppo interamente nazionale

I due magneti sono stati sviluppati all’interno di CRAFT, la Comprehensive Research Facility for Fusion Technology, una grande infrastruttura nazionale di ricerca realizzata a Hefei per progettare, costruire e collaudare componenti destinati ai futuri reattori a fusione .

Il programma ha richiesto circa sei anni di lavoro . Secondo i dati diffusi dal team, materiali superconduttori, strutture, progettazione e processi produttivi sono stati sviluppati e realizzati internamente, con il raggiungimento di una produzione nazionale completa delle tecnologie fondamentali .

CRAFT serve proprio a verificare componenti su scala reale prima della loro eventuale installazione in BEST e, in prospettiva, nel più ambizioso CFETR .

La tabella di marcia verso la prima elettricità da fusione

La Cina ha fissato obiettivi ravvicinati per trasformare la ricerca sperimentale in una dimostrazione ingegneristica:

• 30 giugno 2023: avvio della costruzione di BEST
• Fine 2027: completamento previsto del reattore
• Fine 2027: prima accensione del plasma, secondo le previsioni disponibili
• Intorno al 2030: dimostrazione dell’elettricità generata dalla fusione, spesso descritta come l’accensione della “prima lampada alimentata dalla fusione”
• Fase successiva: sviluppo del più grande CFETR, indicato come potenzialmente operativo intorno al 2030; le centrali commerciali collegate alla rete appartengono invece a una fase successiva

Secondo The Economist, questa tabella di marcia potrebbe collocare la Cina circa dieci anni avanti rispetto ad altri Paesi nella corsa all’energia da fusione . Resta tuttavia una previsione: superare i test dei magneti è un traguardo fondamentale, ma non equivale ancora a dimostrare una produzione di elettricità stabile e commerciale.