Gli scienziati hanno rilevato una quantità sorprendente, per la Terra, di Elio-3, una rara versione di Elio, che e’ famosa per la sua relativa abbondanza sulla superficie lunare e per la sua utilita’ per alimentare reattori a fusione nucleare con alto rendimento e con meno emissione di neutroni rispetto alla versione con Deuterio e Trizio (isotopi dell’Idrogeno). E’ stata trovata una abbondanza circa 67 volte maggiore del normale nelle rocce vulcaniche dell’isola canadese di Baffin, avvalorando la teoria secondo cui il gas nobile sta fuoriuscendo dal nucleo della Terra – e ciò avviene da millenni.
Il gruppo di ricerca ha rilevato anche l’Elio-4 all’interno delle rocce.
Ma mentre l’Elio-4 è comune sulla Terra, l’Elio-3 si trova più facilmente altrove nel cosmo, motivo per cui gli scienziati sono rimasti sorpresi nel rilevare una quantità maggiore dell’elemento rispetto a quanto precedentemente riportato nelle rocce dell’isola di Baffin. Uno studio che descrive la scoperta e’ stato pubblicato di recente sulla rivista Nature.
Questo non cambia molto nel forte interesse di Cina e Stati Uniti per l’Elio-3 lunare, siccome sulla Terra rimane comunque mooolto raro rispetto alla Luna. E quindi rimane tutto l’interesse per tornare sulla Luna, al di la’ ovviamente delle ovvie ragioni scientifiche e di esplorazione.
La scoperta scientifica e’ invece molto utile per caratterizzare meglio le profondita’ estreme del mantello terrestre, giu’ giu’ fino alla superficie del nucleo ferroso del nostro pianeta.
E’ stato osservato che la lava associata ai pennacchi del mantello hanno rapporti Elio-3/Elio-4 più elevati rispetto al mantello convettivo superiore, cosa che aiuta a raffinare i modelli geofisici, geodinamici e geochimici dell’interno profondo della Terra. Gli autori dell’articolo sostengono che la concentrazione estremamente elevata di Elio-3 rispetto all’Elio-4 potrebbe derivare direttamente dal nucleo della Terra.
Illustrazione schematica del trasferimento dal nucleo al pennacchio. Gli ossidi espulsi galleggianti dal nucleo esterno possono mescolarsi in una zona del mantello più bassa composto da mantello impoverito subdotto (cioè un cimitero di placche tettoniche affondate decine di milioni di anni fa). Il mantello arricchito da materiale derivato dal nucleo potrebbe quindi ereditare elevati livelli di Elio-3 dal nucleo. Nel corso di decine di milioni di anni, l’Elio derivato dal nucleo potrebbe poi diffondersi nel mantello impoverito circostante. Entrambi i domini – uno arricchito da ossidi derivati dal nucleo, l’altro dalla diffusione di Elio – potrebbero essere incorporati nei pennacchi del mantello, come il pennacchio (di tipo “islandese”) che ha prodotto le lave dell’isola di Baffin.
Distribuzione globale dell’abbondanza di Elio-3 (ppb – parts per billion) per la superficie lunare: (a) lato vicino, (b) lato lontano.
Ridurre fino ad eliminare completamente la produzione di gas serra è un dovere indiscutibile che avremmo dovuto onorare molto tempo fa. Siamo partiti tardi a preoccuparci del surriscaldamento globale ed il motivo è duplice: de carbonizzare la produzione costa parecchio e poi ancora oggi vi sono categorie di persone che negano tale necessità (per convenienza, per ignoranza, per protagonismo, ecc.)
Le alternative che abbiamo oggi sono le fonti rinnovabili pulite (sole, vento, mare) ma sono intermittenti e non sufficienti per garantire la crescita in un mondo che, nei prossimi trent’anni, arriverà a 10 miliardi di anime.
La soluzione del problema esiste e sta nello sfruttamento della energia nucleare attraverso il processo di fusione. Al contrario delle centrali a fissione, la fusione sfrutta un processo assolutamente pulito ed innocuo per l’ambiente.
Un obiettivo difficile ma che garantirà energia pulita per tutti in quantità e rivoluzionerà positivamente il modo di produrre, viaggiare, vivere.
Per chi vuole approfondire questo argomento consiglio questo filmato https://youtu.be/85LNFER9MhQ dove, in 15 minuti, cerco di esaminare tutti gli aspetti della produzione di energia elettrica pulita nell’immediato futuro.
Il grosso, grossissimo problema tecnico nello sviluppo di reattori nucleari a fusione controllata sta nella necessità di mantenere “confinato”, cioè lontano dalle pareti del contenitore, il gas ionizzato. Un gas che per poter fondere i suoi atomi in uno altro elemento deve raggiungere temperature di decine di milioni di gradi. Parliamo di deuterio e trizio che fondendo si trasformano in elio di massa minore della somma dei due atomi di partenza, con un rilascio enorme di energia.
Sono in fase di sperimentazione diverse tecniche che vanno dal confinamento inerziale a quello magnetico. Ed è di quest’ultimo di cui vi voglio parlare oggi, perché vi sono delle novità.
La notizia di oggi infatti arriva da Cambridge, Mass. Dalla Commonwealth Fusion Systems (CFS) e Plasma Science and Fusion Center (PSFC) del MIT
La CFS ha annunciato il successo del test del magnete superconduttore ad alta temperatura (HTS) più potente al mondo, la tecnologia chiave per un dispositivo che sbloccherà la strada per l’energia da fusione commerciale pulita.
Fotografia di un HTS.
Il test fondamentale, condotto presso il Plasma Science and Fusion Center del MIT, ha dimostrato che il magnete costruito su larga scala può raggiungere un campo magnetico sostenuto di oltre 20 tesla, sufficiente per consentire al dispositivo tokamak compatto di CFS, chiamato SPARC (un prototipo del tutto simile a ITER, quello che si sta sviluppando con un consorzio internazionale in Francia a Cadarache, vicino a Marsiglia), di ottenere energia netta dalla fusione (cioè il punto di parità dalla fusione dove l’energia immessa è uguale o minore di quella resa dal processo) . Un vero primato!
Spaccato dello SPARC.
Bob Mumgaard, CEO di CFS, ha affermato: “Questo magnete da record è il culmine degli ultimi tre anni di lavoro e offrirà al mondo un chiaro percorso verso l’energia da fusione per la prima volta. Il mondo ha bisogno di una tecnologia fondamentalmente nuova che supporterà gli sforzi per decarbonizzare in una sequenza temporale che possa mitigare i cambiamenti climatici. Questo test del nostro magnete dimostra che abbiamo quella tecnologia e siamo sulla buona strada per produrre energia pulita e illimitata per il mondo intero”.
CFS e PSFC del MIT hanno utilizzato nuovi superconduttori ad alta temperatura (HTS) disponibili in commercio per costruire i magneti che consentiranno campi magnetici significativamente più forti in un dispositivo di fusione chiamato tokamak.
Con il superconduttore a 20 gradi Kelvin e con 40.000 Ampere si raggiungono i 20 Tesla di campo magnetico.
I tokamak esistenti si affidano a dispositivi molto più voluminosi per tentare di confinare il plasma supercaldo, i magneti HTS consentono invece un approccio ad alto campo che consentirà a CFS di raggiungere il punto di parità dalla fusione con un dispositivo sostanzialmente più piccolo, a basso costo e con tempistiche più rapide.
Dennis Whyte, direttore del PSFC del MIT e co-fondatore di CFS ha affermato: “Questo rivoluzionario magnete apre un’opportunità di trasformazione e accelera ampiamente il processo per arrivare all’energia di fusione per la produzione commerciale di energia elettrica”.
I tokamak sono dispositivi a forma di ciambella che utilizzano magneti per controllare e isolare un plasma in cui avviene la fusione. Sebbene nessun dispositivo di fusione debba ancora ottenere energia netta, i tokamak si sono avvicinati di più con più di 160 tokamak costruiti e gestiti con successo in tutto il mondo. In passato, i tokamak utilizzavano magneti superconduttori a bassa temperatura che richiedevano fossero di dimensioni enormi per creare il campo magnetico necessario per tentare di ottenere l’energia netta. I magneti CFS HTS consentiranno campi magnetici significativamente più forti e, di conseguenza, tokamak significativamente più piccoli. Le centrali elettriche a fusione avranno vantaggi rispetto alle centrali elettriche tradizionali a fissione, in quanto saranno prive di carbonio, trasportabili, avranno una fornitura di carburante illimitata e sono intrinsecamente più sicure di altri tipi di impianti. Si possono spegnere e riaccendere, non producono scorie radioattive, non possono scoppiare e non producono materiale adatto a bombe sporche. Il combustibile non è radioattivo.
Questa tecnologia del magnete HTS verrà successivamente utilizzata in SPARC, che è in costruzione a Devens, nel Massachusetts, e sulla buona strada per dimostrare l’energia netta dalla fusione entro il 2025. SPARC aprirà la strada alla prima centrale elettrica a fusione commercialmente valida chiamata ARC.
A proposito di CFS
CFS è sulla buona strada per portare sul mercato la tecnologia dell’energia da fusione. CFS è stato creato dal MIT e combina i decenni di esperienza di ricerca del Plasma Science and Fusion Center del MIT con l’innovazione e la velocità del settore privato. Supportato dai principali investitori mondiali in tecnologie energetiche innovative, CFS è in una posizione unica per fornire il percorso più veloce verso l’energia da fusione commerciale. Per ulteriori informazioni sulla CFS, visitare www.cfs.energy .
