La fusione termonucleare
Nella Fusione Nucleare due nuclei atomici leggeri (es. idrogeno) si fondono per formarne uno più pesante (l'opposto della fissione nucleare dove un atomo pesante, es. uranio, viene scisso in atomi più leggeri), con perdita di massa e quindi con liberazione di energia secondo la famosa equazione E=mc2. Il processo è analogo a quello che avviene nel Sole

La prima produzione di energia da fusione nucleare risale al 9 novembre 1991 in Gran Bretagna dove il reattore a fusione sperimentale europeo (Jet) produsse, per la prima volta, energia da fusione nucleare per brevissimo tempo (frazione di secondo)

La realizzazione di tali reattori è però ancora al primo livello di R&S, i passi da compiere per la costruzione del primo reattore commerciale sono tre:

il breakeven, in cui l' energia generata dalla fusione eguaglia quella immessa dall' esterno per mantenere il plasma a temperatura termonucleare. Il breakeven dimostra la fattibilità scientifica del reattore a fusione;

l' ignizione in cui si ha l'autosostentamento della reazione di fusione, ad opera dei nuclei di elio prodotti;

la fattibilità tecnologica quando il rendimento netto di tutto l' impianto è positivo.

La reazione di interesse più immediato è quella che si verifica tra i nuclei di due forme pesanti dell'idrogeno, gli isotopi deuterio e trizio (a temperature di 100 milioni di gradi):

D+T = elio4+ neutrone + 17,6 MeV di energia

Questa reazione è la più facile da realizzare ed è  anche la più efficiente al fine della produzione di energia.
Prodotti della reazione sono l'elio4, isotopo dell'elio, detto anche particella alfa che porta, sotto forma di energia cinetica, 1/5 dell'energia totale prodotta nella reazione (3,5 MeV) e un neutrone che ne porta i 4/5 (14,1 MeV).

Il deuterio è abbondante nell' acqua di mare (30 g /m3) mentre il trizio, materiale radioattivo con un tempo di dimezzamento di 12.36 anni, non esiste in quantità apprezzabili in natura e deve quindi essere generato.

Nel futuro reattore a fusione i neutroni, che trasportano l' 80% dell' energia prodotta, saranno assorbiti in un "mantello", posto intorno al nocciolo del reattore stesso, contenente litio ( Li ), che si trasforma in trizio ed elio secondo le reazioni:

Li7 +n= He4+T+n* -2.5 MeV  (n*= neutrone lento)

Li6 +n= He4+T + 4.86 MeV  

Il litio naturale (di composizione 92.5% Li7, 7.5% Li6) è relativamente abbondante nelle rocce della crosta terrestre (30 parti per milione ) ed è presente, in concentrazione minore, anche negli oceani.
Il "mantello" di litio contribuisce insieme ad altri materiali a moderare i neutroni.

Approfondimenti
www.fusione.enea.it
www.iter.org

Plasma focus
www.fusion.org.uk
www.llnl.gov

Ruolo della fusione nucleare nei sistemi energetici futuri.
www.energoclub.org/nucleare-termofusione.pdf
a cura dell'ing. Paolo Gennari



Altre reazioni esoenergetiche sono di interesse per la fusione termonucleare controllata, cioè le reazioni che coinvolgono nuclei di deuterio e di elio.
Esse richiedono condizioni più spinte per il plasma (temperature molto più elevate di 100 milioni di gradi)
Una linea di ricerca denominata "Plasma Focus" prevede la fusione di boro ed idrogeno ad energie nell'ordine di 100 keV, si avrebbe  produzione di energia elettrica saltando il processo di espansione di vapore in turbina come invece previsto anche nel progetto ITER
focusfusion.org



Il 9 novembre 1991, in Gran Bretagna  il reattore a fusione sperimentale europeo (Jet, nell'immagine) produsse, per la prima volta, energia da fusione per brevissimo tempo (frazione di secondo)