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Nucleare

Gli scienziati di Princeton svelano una svolta nella tecnologia dei reattori per la fusione nucleare. Grazie al litio

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I ricercatori del Princeton Plasma Physics Laboratory hanno scoperto che la promessa di rivestire la superficie interna del recipiente contenente un plasma di fusione con litio liquido sta portando verso una migliore alimentazione del plasma, passo necessario all’ottenimento dell’energia per fusione nucleare, la tecnica che promette di cambiare il mondo facendo arrivare all’umanità quantità di energia a buon mercato in condizione di relativa sicurezza.

 

La ricerca, presentata in un nuovo articolo su Nuclear Fusion, include osservazioni, simulazioni numeriche e analisi dei loro esperimenti all’interno di un recipiente per plasma di fusione chiamato Lithium Tokamak Experiment-Beta (LTX- β ).

 

Un team del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti si era chiesto metaforicamente: «quanta benzina possiamo aggiungere al fuoco mantenendo il controllo?»

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Ora credono di avere la risposta per uno scenario particolare. Fa tutto parte del lavoro del laboratorio per portare energia dalla fusione alla rete elettrica.

 

Basandosi su recenti scoperte che mostrano la promessa di rivestire la superficie interna del recipiente contenente un plasma di fusione con litio liquido, i ricercatori hanno determinato la densità massima di particelle scariche, o neutre, sul bordo di un plasma prima che il bordo del plasma si raffreddi. si spegne e alcune instabilità diventano imprevedibili. Conoscere la densità massima delle particelle neutre ai margini di un plasma di fusione è importante perché dà ai ricercatori un’idea di come e quanto alimentare la reazione di fusione.

 

Richard Majeski, uno dei principali fisici di ricerca presso PPPL e capo di LTX- β, ha dichiarato:«Stiamo cercando di dimostrare che una parete di litio può consentire un reattore a fusione più piccolo, che si tradurrà in una maggiore densità di potenza». In definitiva, questa ricerca potrebbe tradursi nella fonte di energia da fusione economicamente vantaggiosa di cui il mondo ha bisogno.

 

 L’LTX- β è uno dei tanti vasi di fusione in tutto il mondo che trattiene il plasma a forma di ciambella utilizzando campi magnetici. Tali strutture sono conosciute come tokamak. Ciò che rende speciale questo tokamak è che le sue pareti interne possono essere rivestite, quasi completamente, di litio. Ciò modifica radicalmente il comportamento della parete, poiché il litio trattiene una percentuale molto elevata di atomi di idrogeno provenienti dal plasma.

 

Senza il litio, molto più idrogeno rimbalzerebbe sulle pareti e ritornerebbe nel plasma. All’inizio del 2024, il gruppo di ricerca ha riferito che questo ambiente a basso riciclo dell’idrogeno mantiene caldo il bordo estremo del plasma, rendendolo più stabile e fornendo spazio per un volume maggiore di plasma.

 

Con il nuovo articolo il team LTX- β ha pubblicato ulteriori risultati che mostrano la relazione tra il combustibile per il plasma e la sua stabilità. Nello specifico, i ricercatori hanno trovato la densità massima di particelle neutre sul bordo di un plasma all’interno di LTX- β prima che il bordo inizi a raffreddarsi, causando potenzialmente problemi di stabilità. I ricercatori ritengono di poter ridurre la probabilità di determinate instabilità mantenendo la densità ai margini del plasma al di sotto del livello appena definito di 1 x 1019 m-3.

 

Questa è la prima volta che viene stabilito un livello simile per LTX- β, e sapere che si tratta di un grande passo avanti nella loro missione di dimostrare che il litio è la scelta ideale per un rivestimento della parete interna di un tokamak perché li guida verso le migliori pratiche per alimentare i loro plasma.

 

In LTX- β, la fusione viene alimentata in due modi: utilizzando sbuffi di idrogeno gassoso dal bordo e un fascio di particelle neutre. I ricercatori stanno perfezionando il modo in cui utilizzare entrambi i metodi in tandem per creare un plasma ottimale che sosterrà la fusione per lungo tempo nei futuri reattori a fusione, generando al contempo energia sufficiente per renderlo pratico per la rete elettrica.

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I fisici spesso confrontano la temperatura ai suoi bordi con la temperatura interna per valutare quanto sarà facile gestirla. Tracciano questi numeri su un grafico e considerano la pendenza della linea. Se la temperatura nel nucleo interno e nel bordo esterno sono quasi la stessa, la linea è quasi piatta, quindi lo chiamano profilo di temperatura piatto. Se la temperatura sul bordo esterno è significativamente inferiore alla temperatura nel nucleo interno, gli scienziati lo chiamano profilo di temperatura di picco.

 

Come riportato da Renovatio 21, poche settimane fa il Giappone ha ufficialmente inaugurato il più grande reattore sperimentale a fusione nucleare del mondo. Il reattore, nominato JT-60SA, rappresenta l’ultimo banco di prova per una fonte di energia rinnovabile raccolta da atomi che si fondono insieme sotto una pressione immensa a temperature incredibilmente elevate, senza rischiare una fusione nucleare.

 

Come riportato da Renovatio 21, la Federazione Russa nell’autunno 2022 aveva inviato in Francia per il progetto ITER un magnete gigante; l’operazione faceva sperare che, nonostante le tensioni geopolitiche – che tra Parigi e Mosca ora sono enormi –, la collaborazione scientifica su questo importante avanzamento dell’umanità andava avanti.

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Nucleare

I vertici militari britannici sostengono l’accordo di condivisione nucleare con la Germania

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Alti esponenti militari britannici hanno sostenuto la proposta di un nuovo accordo di sicurezza con la Germania, che potrebbe includere la condivisione di armi nucleari. Lo riporta il giornale britannico Telegraph.   Figure di spicco, tra cui un ex capo di stato maggiore della difesa e un ex segretario generale della NATO, avrebbero incoraggiato Londra a iniziare negoziati con Berlino, citando la presunta minaccia «critica» rappresentata dalla Russia e le crescenti preoccupazioni riguardo a un possibile ridimensionamento del ruolo degli Stati Uniti in Europa.   La Germania, che ha il divieto di sviluppare armi nucleari, sta già conducendo «discussioni strategiche» con Parigi per entrare nell’ombrello nucleare francese. Il cancelliere Friedrich Merz, accusato dalla Russia di «inasprire quotidianamente la retorica anti-russa», ha segnalato la sua apertura a valutare un accordo simile con il primo ministro britannico Keir Starmer, secondo quanto riportato dal quotidiano.   Sebbene fonti del Telegraph sottolineino che non sono ancora iniziati colloqui formali tra Londra e Berlino, diversi funzionari della difesa si sono espressi a favore dell’intesa.   «È giusto e opportuno, e sarebbe dovuto accadere molto tempo fa», ha dichiarato Lord Robertson, ex segretario generale della NATO, secondo l’agenzia di stampa. «Se la Russia persiste con la sua retorica nucleare, ciò spingerà l’Europa nel suo insieme a prendere alcune decisioni», ha aggiunto.

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Il deterrente nucleare britannico, messo a disposizione della NATO dal 1962, resta sotto il controllo esclusivo di Londra, con uno dei suoi sottomarini armati con missili Trident sempre in pattuglia. All’inizio di quest’anno, Starmer ha annunciato l’acquisto di 12 jet stealth F-35A, capaci di trasportare armi nucleari, che saranno basati nel Regno Unito.   Il generale in pensione Sir Richard Barrons ha avvertito che un sistema condiviso sarebbe «impraticabile», poiché decisioni collettive di lancio non potrebbero essere prese rapidamente sotto pressione. Il feldmaresciallo Lord Houghton, ex capo di stato maggiore della difesa, ha suggerito che l’Europa dovrebbe considerare un’opzione nucleare più ampia, dato il crescente focus degli Stati Uniti sulla Cina, ma si è chiesto se ciò sarebbe «una buona idea o una follia».   Fonti della difesa hanno riferito al Telegraph che, sebbene il coordinamento tra Londra e Berlino possa intensificarsi, qualsiasi piano di condivisione delle armi nucleari resta «molto lontano».   Come riportato da Renovatio 21, il neocancelliere Federico Merz ha promesso, appena eletto, di escludere le armi atomiche, ma non è facile credergli. Credere ad un cancelliere tedesco, in una Germania che ripudia le centrali atomiche ma invoca le bombe atomiche, potrebbe essere difficilissimo.   Come riportato da Renovatio 21, l’eurodeputata SPD Katarina Barley aveva ipotizzato mesi fa il riarmo atomico dell’Europa – e quindi per una Germania rimilitarizzata, un concetto che si dice fosse uno dei motivi della creazione della NATO («Tenere l’Europa dentro, i russi fuori, i tedeschi sotto») e un vero incubo per lo statista italiano Giulio Andreotti («la Germania mi piace così tanto che ne voglio due»).  

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Nucleare

La Russia testa con successo un missile da crociera a propulsione nucleare con gittata illimitata

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Il presidente russo Vladimir Putin ha annunciato domenica il successo del test di un missile da crociera a propulsione nucleare, il 9M730 Burevestnik, con una portata teoricamente illimitata. Durante la prova di questa settimana, il missile avrebbe percorso 14.000 km in 15 ore di volo, dimostrandosi, secondo Putin, «invincibile» contro i sistemi di difesa missilistica attuali e futuri.

 

«Si tratta di un’arma unica al mondo», ha dichiarato Putin in un incontro con i generali impegnati nel conflitto in Ucraina. Il missile Burevestnik (nome in codice NATO: SS-X-33 Stone o SSC-X-9 Skyfall, noto anche come Petrel), svelato nel 2018 come risposta all’espansione della NATO e allo sviluppo dello scudo missilistico statunitense dopo l’uscita dal Trattato antimissili balistici del 1972, è stato a lungo considerato irrealizzabile, ma Putin ha confermato il completamento dei «test cruciali».

 

Secondo l’agenzia Reuters, l’annuncio rappresenta un chiaro monito all’Occidente affinché non sottovaluti le capacità militari russe, mentre la guerra in Ucraina continua senza prospettive di pace. «Per Trump, che ha definito la Russia una “tigre di carta” per non aver rapidamente sconfitto l’Ucraina, il messaggio è che Mosca resta un attore militare globale, specie nel campo nucleare, e che le sue proposte sul controllo degli armamenti dovrebbero essere prese sul serio», scrive Reuters.

 

L’annuncio segue la decisione degli Stati Uniti di autorizzare l’Ucraina a utilizzare missili a lungo raggio forniti dall’Occidente per colpire in profondità il territorio russo, riportata giovedì dal Wall Street Journal.

 

 

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Come riportato da Renovatio 21, Putin ha avvertito che un attacco di missili Tomahwak alla Russia comporterebbe una risposta «molto seria, se non schiacciante». Alla vigilia della revoca delle restrizioni, le forze nucleari russe hanno condotto un’esercitazione su terra, mare e aria per testare la prontezza e la catena di comando.

 

Sabato, il presidente Trump ha dichiarato che non incontrerà Putin fino al raggiungimento di un accordo di pace per porre fine al conflitto ucraino. «Devo essere certo che troveremo un’intesa», ha detto ai giornalisti sull’Air Force One, diretto a Kuala Lumpur per un tour asiatico. «Non voglio perdere tempo. Ho sempre avuto un ottimo rapporto con Vladimir Putin, ma questa situazione è stata una grande delusione».

 

Trump ha cancellato il vertice di pace con Putin previsto a Budapest, esprimendo frustrazione per la mancanza di progressi. «Pensavo che la pace in Medio Oriente sarebbe stata più complessa», ha detto, citando successi come la mediazione tra Azerbaigian e Armenia. «India e Pakistan, quasi tutti gli accordi che ho concluso sembravano più difficili di quello con Russia e Ucraina, ma c’è molto odio tra Zelens’kyj e Putin».

 

In risposta, Trump ha annunciato nuove sanzioni contro le due principali compagnie petrolifere russe, accusando Mosca di scarsa serietà nei negoziati di pace. suggerendo che discuterà degli acquisti di petrolio russo da parte della Cina con il premier Xi Jinping durante l’incontro in Corea del Sud. «La Cina sta riducendo significativamente gli acquisti di petrolio russo, e l’India li ha interrotti del tutto. Abbiamo imposto sanzioni», ha dichiarato Trump.

 

Come riportato da Renovatio 21, a marzo dell’anno scorso Putin aveva annunziato il completamento dei test del missile Burevestnik, come pure del drone sottomarino con capacità nucleare Poseidon, un’arma in grado di scatenare immani tsunami radiattivi in grado di affondare le città costiere se non interi Paesi insulari come la Gran Bretagna.

 

 

 

Agli albori del conflitto ucraino, Putin aveva parlato del fatto che la Russia dispone di nuove armi, che nessuno ha, dichiarandole chiaramente migliori di quelle della NATO, parlando di armi basate su «nuovi principi della fisica» e solo cinque mesi fa delle armi nucleari più avanzate al mondo. In pochi, 0ramai, pensano che bluffasse.

 

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Nucleare

Stupende immagini della fusione nucleare

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Impressionanti immagini giungo dall’azienda britannica Tokamak Energy, che ha scattato ad alta velocità delle foto a colori di ciò che accade dentro, appunto, un tokamak, acronimo russo per «camera toroidale con spire magnetiche», cioè un reattore nucleare a fusione a forma di ciambella.   Vediamo qui una nube rosa di plasma di idrogeno luminoso che raggiunge temperature superiori a quelle del nucleo del Sole, il tutto imprigionato in un potentissimo campo magnetico. Ciò che vediamo è solo la luce visibile proveniente dal bordo del plasma, perché il nucleo del plasma è così caldo che non emette alcuna luce visibile.   Nell’angolo in alto a destra, si può anche assistere allo spettacolo abbagliante dei granuli di litio iniettati nella camera, scrive Futurism. Inizialmente di un rosso brillante, i granuli di litio cadono più in profondità nel plasma, mentre la ionizzazione lo trasforma in un alone sfocato di un verde brillante.  

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  «La telecamera a colori è particolarmente utile per esperimenti come questi», ha affermato Laura Zhang, fisica di Tokamak Energy, in una nota. «Ci aiuta a identificare immediatamente se le impurità gassose che stiamo introducendo irradiano nel punto previsto e se le polveri di litio penetrano nel nucleo del plasma».   La fusione nucleare, il processo che da miliardi di anni alimenta le stelle come il nostro Sole, avviene quando l’enorme gravità stellare fa collidere atomi leggeri, come l’idrogeno, in un plasma rovente, generando calore durante la loro unione. Riprodurre questo fenomeno sulla Terra è complesso, poiché manca la gravità stellare che facilita la collisione degli atomi.   Un tokamak risolve parzialmente il problema, usando potenti campi magnetici generati da superconduttori per confinare il plasma, troppo caldo per essere contenuto da materiali solidi. Tuttavia, il combustibile, come gli isotopi di idrogeno (deuterio e trizio), è problematico: il deuterio è raro e si estrae dall’acqua di mare, mentre il trizio, ancora più scarso, va prodotto irradiando il litio, un metallo difficile da reperire. Rispetto alla fissione nucleare, che usa uranio o plutonio, la fusione è più sicura, con radiazioni a breve emivita.   Attualmente, però, i nostri esperimenti di fusione consumano più energia di quanta ne producano, rendendola ancora impraticabile, anche se i progressi sono promettenti per la ricerca scientifica. Recenti studi sulla superconduttività condotti al politecnico bostoniano MIT sembrano indicare che la fusione è tuttavia pienamente possibile. Altre svolte si sarebbero avute a Princeton, in Corea e in Giappone.   Come riportato da Renovatio 21, la Cina in particolare sembra aver intrapreso la corsa all’ottenimento della tecnologia a fusione atomica, con il primo reattore a fusione-fissione programmato già per il 2030.   Una volta scoperto un processo stabile per ottenere la fusione, potrebbe entrare in giuoco l’Elio-3, una sostanza contenuta in grande abbondanza sulla Luna, dove la Cina, come noto, sta operando diverse missioni spaziali di successo. Da qui potrebbe svilupparsi definitivamente il ramo cosmico dello scacchiere internazionale, la geopolitica spaziale che qualcuno già chiama «astropolitica», e già si prospetta come un possibile teatro di guerra.
La cooperazione mondiale per la fusione era un’idea portata avanti dallo scienziato atomico sovietico Igor Kurchatov. Essa potrebbe quindi passare anche per una collaborazione nello spazio, che ad oggi pare assai difficile.  

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