Ilaria Rosella Pagliaro Nuove ricerche suggeriscono che il litio liquido potrebbe superare l'idrogeno nella produzione di energia da fusione: questo elemento, applicato ai tokamak, potrebbe migliorare l'efficienza e ridurre i costi delle future centrali a fusione
©PPPL
Nuove ricerche suggeriscono che un elemento chimico potrebbe superare l’idrogeno e produrre più energia: il litio liquido. Questo elemento potrebbe essere cruciale per l’energia da fusione. Recenti esperimenti hanno rivelato che l’utilizzo della fusione come fonte di energia potrebbe diventare più semplice se il litio liquido venisse applicato alle pareti interne del dispositivo che contiene il plasma di fusione. Il plasma, il quarto stato della materia, è un gas caldo composto da particelle elettricamente cariche.
Gli scienziati del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) stanno lavorando su soluzioni per sfruttare efficacemente la capacità della fusione di rappresentare un’alternativa più pulita ai combustibili fossili. Spesso utilizzano dispositivi chiamati tokamak, che confinano il plasma grazie a campi magnetici, come spiegato da Dennis Boyle, fisico ricercatore presso il PPPL:
Lo scopo di questi dispositivi è confinare l’energia. Se si ottenesse un confinamento energetico molto migliore, si potrebbero realizzare macchine più piccole e meno costose. Questo renderebbe tutto molto più pratico e conveniente, incentivando governi e industrie a investire maggiormente in questa tecnologia.
Queste scoperte sono state presentate durante una riunione della Divisione di Fisica del Plasma dell’American Physical Society e fanno parte del Lithium Beta Tokamak Experiment (LTX-beta). La ricerca è stata anche pubblicata sulla rivista Nuclear Materials and Energy.
Una svolta nella fusione energetica
Recenti scoperte hanno dimostrato che uno strato di litio liquido applicato all’interno della parete del tokamak ha aiutato il plasma a rimanere caldo ai bordi. Mantenere un bordo caldo è fondamentale per questo approccio unico. Gli scienziati sperano che un giorno questo contribuirà alla progettazione di una centrale a fusione. Questo materiale, considerato da alcuni migliore dell’idrogeno, è stato già studiato in altre ricerche con LTX-beta. L’analisi delle coperture di litio solido ha mostrato che il plasma poteva essere migliorato. I ricercatori sono stati lieti di ottenere risultati simili con il litio liquido, poiché è più adatto all’uso in un tokamak su larga scala.
Il litio liquido potrebbe ridurre la necessità di riparazioni, poiché agisce come scudo per le pareti interne del dispositivo, esposte al calore del plasma. Questo materiale ha assorbito circa il 40% degli ioni di idrogeno provenienti dal plasma. I dati hanno mostrato che un minor numero di particelle veniva riciclato nel plasma come gas neutro relativamente freddo.
Quando gli esperti parlano di un ambiente a basso riciclo, intendono proprio questo: molti degli ioni di idrogeno espulsi dal plasma non vengono riciclati. Ciò significa che il bordo del plasma si raffredderebbe. Alla fine, questo ambiente a basso riciclo fa sì che la temperatura al bordo del plasma sia più vicina a quella al centro. Questa omogeneità di temperatura permette al plasma di immagazzinare meglio il calore, riducendo le instabilità.
Il litio liquido ha anche permesso un aumento della densità del plasma quando un fascio di particelle neutre ad alta energia è stato iniettato per riscaldare e alimentare il plasma. Al contrario, il litio solido ha mostrato solo un piccolo aumento di densità. Quando è stato usato un fascio neutro, gli ioni di idrogeno aggiunti spingevano fuori gli ioni di idrogeno già presenti nel plasma in un processo chiamato scambio di carica. I ricercatori credono che la differenza chiave sia dovuta al fatto che una piccola quantità di litio evaporata dalle pareti liquide del reattore è entrata nel plasma. Questa impurità di litio nel plasma ha trasformato la dinamica dello scambio di carica, permettendo al plasma di trattenere gli ioni di idrogeno aggiunti dal fascio neutro senza rimuovere altri ioni di idrogeno, aumentando così la densità complessiva del plasma.
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Fonte: PPPL
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