Fusione fredda
La fusione fredda ( Cold fusion) è un fenomeno nel quale due atomi di isotopi idrogeno (tipicamente Deuterio-Deuterio o Deuterio-Trizio) si fondono per produrre atomi di elio ed energia

A seconda del processo che viene utilizzato i metodi più studiati sono essenzialmente due: fusione fredda prodotta mediante "Confinamento muonico" e fusione fredda da "Confinamento chimico"

Il confinamento Muonico:
Il muone è una particella dotata di una massa pari a circa 200 volte quella dell'elettrone e possiede una durata della vita media di circa 2,2 milionesimi di secondo. Tale particella presenta l’interessante caratteristica che, nel disintegrarsi, il 99,5% della sua massa si converte in energia. Sulla base di questa peculiarità si è pensato di utilizzarlo come catalizzatore nelle reazioni nucleari nel far avvicinare nuclei di Deuterio e Trizio restando a temperatura ambiente e pressione atmosferica. Nel passaggio dalla teoria alla pratica sperimentale tuttavia ci si è resi conto che, la possibilità che tale processo possa avere delle ricadute interessanti nelle applicazioni nell'ambito della produzione energetica su scala industriale, è legata al fatto che tale particella, prima di disintegrarsi, possa sostenere almeno un migliaio di reazioni che, a loro volta, diano inizio ad una vantaggiosa “reazione a catena”. Questo perché altrimenti, seppur basato su un fenomeno estremamente interessante, l’utilizzo e lo sfruttamento di tale fenomeno, non sarebbe vantaggioso.
Nel voler delineare una storia del confinamento muonico, la prima verifica sperimentale di questo fenomeno fu eseguita nel 1957 da L. Alvarez a Berkeley, ma verifiche approfondite dimostrarono che la quantità di energia prodotta, seppur inconfutabilmente prodotta, era molto piccola con la conseguenza che il muone riusciva a catalizzare, al più, una sola reazione prima di disintegrarsi. Ad oggi, le ricerche, più o meno sistematiche, sullo sfruttamento di questa particella nella fusione di miscele di Deuterio-Trizio nell'intervallo di temperature che va da -260°C a 530°C, ha portato all’interessante risultato di non più di duecento fusioni per ogni muone. Un valore ancora troppo basso visto che duecento reazioni per muone sono appena sufficienti a compensare l'energia di alimentazione dello stesso reattore muonico.
Anche se in un prossimo futuro non fosse ancora possibile raggiungere le mille reazioni per muone, sarebbe comunque pensabile la realizzazione di un reattore ibrido in cui la fusione, catalizzata da muoni, sia seguita da reazioni di fissione nucleare. Impiegando la prima come fonte di neutroni necessari per la seconda.

Il confinamento chimico:
La fusione fredda, basata su tale tipo di confinamento, è caratterizzata dalla proprietà che ha il Palladio nei confronti dell’idrogeno e dei suoi isotopi. Esso, come una sorta di spugna, riesce ad assorbire (caricarsi) di una grande quantità di questo elemento.
L'interazione tra Palladio e Idrogeno in condizioni di caricamento è, tuttora, oggetto di numerosi studi da parte della fisica della materia condensata in quanto le anomalie riscontrate in questo tipo di sistemi attendono ancora una rigorosa interpretazione fisica.
Proprio in questo genere di studi si inserisce la cella elettrolitica a “fusione fredda” presentata da Fleischmann e Pons nella famosa conferenza stampa del 1989.

L'apparato dei due ricercatori era costituito grossomodo da una soluzione di acqua pesante (acqua nella quale l'idrogeno è costituito dall'isotopo Deuterio) in cui sono immersi due elettrodi, il negativo (catodo) costituito da Palladio e il positivo (anodo) da Platino.

Alimentando la cella elettrolitica dall'esterno fornendole semplicemente energia elettrica si ha, come noto, il passaggio di una corrente da un elettrodo all'altro attraverso la soluzione elettrolitica che determina migrazione degli ioni in soluzione. Il deuterio, (D+), attratto dal polo negativo di palladio, si introduce in copiose quantità all’interno del reticolo cristallino finchè, raggiunte determinate condizioni, inizia a generare una serie di prodotti “anomali” per una semplice elettrolisi: Elio, Trizio, neutroni, raggi Gamma e raggi X. Inoltre si registra la produzione di una quantità di energia sotto forma di calore che, confrontata con quella fornita in ingresso, risulta essere maggiore.
 

Schema della cella nell'esperimento condotto da Fleischmann e Pons www.ing.unitn.it
Secondo Fleischmann e Pons, l’instaurarsi di quella che si presenta come una reazione di fusione nucleare, è dovuta alle particolari proprietà cristallografiche del Palladio che, fungendo in tal modo da catalizzatore, imprime ai nuclei degli atomi di Deuterio delle condizioni di risonanza tali da farli fondere.

Diverse interpretazioni del fenomeno, seppur in grado in qualche modo di giustificare l'eccesso di calore prodotto, non potevano rientrare all’interno di nessuna reazione chimica nota, in quanto in nessun caso si ha concomitanza di trasmutazioni di idrogeno in elio, generazioni di neutroni ed emisioni gamma. Solo una reazione nucleare di fusione del Deuterio poteva giustificare quanto riscontrato.
I risultati principali dei loro esperimenti furono che le celle elettrolitiche avevano prodotto una potenza di 4 Watt contro 1 Watt fornito, con un rendimento quindi del 400%; i neutroni, in alcuni casi, sono stati prodotti con un ritmo di circa 40.000 al secondo; (per i detrattori della fusione fredda, per poter parlare di vera e propria fusione, i neutroni prodotti per secondo dovrebbero essere almeno mezzo miliardo).
In seguito altri ricercatori, rifacendosi alla strada aperta dagli esperimenti dei due elettrochimici, giunsero a risultati analoghi. In taluni casi la rilevazione dei neutroni prodotti era affidata a due metodi diversi: la via elettrolitica o "umida" (adottata da Fleischmann e Pons) e la via del "caricamento gassoso" o "secca" (avviata nei laboratori dell'ENEA di Frascati) in cui il Deuterio veniva caricato nel Titanio (non nel Palladio) sotto forma di gas. In ogni caso divenne ben presto evidente che la via elettrolitica “umida”, rispetto a quella secca, presenteva numerosi vantaggi, soprattutto riguardo una maggiore facilità nel caricamento del Deuterio nel Palladio, dovuta al fatto che il meccanismo dell'elettrolisi alla superficie degli elettrodi, responsabile della penetrazione dei nuclei di Deuterio all'interno del reticolo cristallino del Palladio, equivale a condizioni di pressioni equivalenti a quelle di molte migliaia di atmosfere, difficilmente raggiungibili con il caricamento per via gassosa.

Fonte:
www.ing.unitn.it

Cronistoria degli esperimenti e delle controversie sulla FF
www.progettomeg.it/ffstoria.htm

Altre fonti
www.frascati.enea.it