Cos'è l'energia di fusione?

L'energia di fusione è l'estrazione di energia dai legami tra particelle nei nuclei degli atomi fondendo insieme quei nuclei.Per ottenere il maggior numero di energia, elementi leggeri e isotopi come idrogeno, deuterio, trizio ed elio devono essere utilizzati, sebbene ogni elemento con un numero atomico inferiore al ferro può produrre energia netta quando fuso.La fusione è in contrasto con la fissione, il processo in base al quale l'energia viene generata rompendo nuclei pesanti come l'uranio o il plutonio.Entrambi sono considerati energia nucleare, ma la fissione è più facile e meglio sviluppata.Tutte le centrali nucleari odierne operano in base all'energia di fissione, ma molti scienziati sperano che una centrale elettrica basata sull'energia di fusione sarà sviluppata prima del 2050.

Ci sono bombe nucleari basate sia sull'energia di fissione che sull'energia di fusione.Le bombe A convenzionali si basano sulla fissione, mentre le bombe H, o bombe idrogeno, si basano sulla fusione.La fusione converte in modo più efficiente la materia in energia, producendo più calore e temperatura quando il processo viene incanalato in una reazione a catena.Pertanto, le bombe H hanno rese più elevate rispetto alle bombe A, in alcuni casi più di 5.000 volte più alti.Le bombe H utilizzano un booster di fissione per raggiungere la temperatura richiesta per la fusione nucleare, che è di circa 20 milioni di gradi Kelvin.In una bomba H, circa l'1% della massa di reazione viene convertito direttamente in energia.

L'energia di fusione, non la fissione, è l'energia che alimenta il sole e produce tutto il suo calore e la sua luce.Al centro del sole, circa 4,26 milioni di tonnellate di idrogeno al secondo vengono convertiti in energia, producendo 383 yottawatt (3,83 × 10 ²⁶ W) o 9,15 × 10 ¹⁰ megatoni di TNT al secondo.Sembra molto, ma in realtà è piuttosto mite tenendo conto della massa totale e del volume del sole.Il tasso di produzione di energia nel nucleo Suns è solo circa 0,3 W/m ³ (watt per metro cubo), più di un milione di volte più deboli della produzione di energia che si svolge in un filamento di lampadina.Solo perché il nucleo è così enorme, con un diametro equivalente a circa 20 terre, genera così tanta energia totale.

Per diversi decenni, gli scienziati hanno lavorato per sfruttare l'energia di fusione per i bisogni dell'uomo, ma questo è difficile perchédelle alte temperature e pressioni coinvolte.Usando l'energia di fusione, un'unità di carburante delle dimensioni di un cuscinetto a sfera può produrre la stessa energia quanto un barile di benzina.Sfortunatamente, tutti i tentativi di generazione di energia di fusione a partire dal 2008 hanno consumato più energia di quanto non abbiano prodotto.Esistono due approcci di base: usa un campo magnetico per comprimere un plasma alla temperatura critica (fusione di confinamento magnetico) o laser di fuoco su un bersaglio così intenso che lo riscaldano oltre la soglia critica per la fusione (fusione inerziale di confinamento).Entrambi questi approcci hanno ricevuto un finanziamento significativo, con la National Accenition Facility (NIF) che cerca di fusione inerziale di confinamento e in arrivo online nel 2010, e il reattore sperimentale termonucleare internazionale (ITER) che cerca di fusione del confinamento magnetico e arrivare online nel 2018.