Un gruppo di ingegneri dell’Università del Wisconsin-Madison (Stati Uniti) ha recentemente compiuto un passo importante nel campo della fusione nucleare, una frontiera energetica che promette di rivoluzionare il nostro modo di produrre energia. Grazie ad una nuova tecnologia di rivestimento con spruzzo a freddo, i ricercatori sono riusciti a creare un materiale in grado di resistere alle severe condizioni interne di un reattore a fusione.
Mykola Ialovega, ricercatrice post-dottorato in ingegneria nucleare e fisica ingegneristica presso l’UW-Madison e autrice principale della ricerca, ha messo in luce la necessità di nuovi approcci per produrre componenti rivolti verso il plasma in modo economico ed efficiente. La tecnologia sviluppata dal suo team mostra significativi miglioramenti rispetto ai metodi attuali, ponendo le basi per una nuova era nella produzione di energia da fusione, a lungo considerata il Santo Graal dell’energia.
Un passo in avanti verso la fusione nucleare
La tecnica utilizzata dai ricercatori implica l’uso di un processo di spruzzatura a freddo per depositare un rivestimento di tantalio su acciaio inossidabile. Il tantalio, noto per la sua resistenza alle alte temperature, è stato scelto per le sue proprietà uniche nel trattenere l’idrogeno. Il rivestimento di tantalio spruzzato a freddo mostra una capacità di assorbire idrogeno molto superiore rispetto al tantalio sfuso, grazie alla sua microstruttura unica.
I reattori a fusione funzionano riscaldando il plasma, un gas di idrogeno ionizzato, a temperature estremamente elevate, inducendo la fusione dei nuclei atomici che produce energia. Tuttavia, questo processo comporta la neutralizzazione e la fuoriuscita di alcuni ioni idrogeno, con conseguente perdita di potenza. Il nuovo rivestimento in tantalio promette di risolvere questo problema, intrappolando efficacemente le particelle di idrogeno che entrano in collisione con le pareti del reattore.
Un metodo innovativo e pratico
Il metodo di spruzzatura a freddo si rivela non solo efficace, ma anche estremamente pratico. Paragonabile all’uso di una bomboletta di vernice spray, permette di applicare il rivestimento facilmente e rapidamente. Inoltre, riscaldando il materiale rivestito, le particelle di idrogeno intrappolate possono essere rilasciate senza danneggiare il rivestimento, permettendo così la riutilizzazione del materiale.
Il ricercatori prevedono di utilizzare questa nuova tecnologia nel Wisconsin HTS Axisymmetric Mirror (WHAM), un dispositivo sperimentale che servirà da prototipo per le future centrali elettriche a fusione. Il progetto WHAM rappresenta un passo fondamentale verso la fusione nucleare come fonte di energia.
Verso nuovi materiali refrattari
L’importanza di questa scoperta non riguarda solo i reattori a fusione, ma anche lo sviluppo di nuovi compositi metallici refrattari. Questi materiali, con le loro capacità di gestire l’idrogeno, resistenza all’erosione e resilienza generale, potrebbero aprire nuove frontiere nella progettazione di dispositivi al plasma e sistemi di energia di fusione. Inoltre, l’aggiunta di altri metalli refrattari potrebbe ulteriormente migliorare le prestazioni del composito per applicazioni nucleari.
Riconoscendo l’importanza e l’innovazione della loro tecnologia, i ricercatori stanno attualmente brevettando il loro metodo. Si tratta di un passaggio cruciale, non solo per proteggere la scoperta, ma anche per facilitare la commercializzazione futura, permettendo a questa tecnologia rivoluzionaria di trovare applicazioni pratiche nel mondo reale.
Questa scoperta è descritta in dettaglio in un articolo pubblicato sulla rivista Physica Scripta.
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