Come colpi di martello sincronizzati possono generare fusione nucleare

Il nostro futuro energetico dipende dalla fusione nucleare, dice Michel Laberge. Il fisico del plasma gestisce una piccola azienda con una grande idea per un nuovo tipo di reattore nucleare che potrebbe produrre energia pulita e economica. Il suo segreto? Alta velocità, altissime temperature e una fortissima pressione. In questo intervento ottimista, spiega come la fusione nucleare potrebbe essere dietro l'angolo.

Wow, che luce.

Userà un sacco di energia.

Farvi volare tutti qui

deve essere costato
tanta energia anche quello.

Tutto il pianeta ha bisogno
di molta energia,

e finora siamo andati avanti perlopiù
a carburanti fossili.

Abbiamo bruciato gas.

È stato un bel viaggio.

Ci ha portati fino a qui,
ma dobbiamo fermarci.

Non possiamo più farlo.

Oggi stiamo provando
diversi tipi di energia,

energia alternativa,

ma si è rivelato difficile
trovare qualcosa

che sia adatto e economico

come il petrolio, il gas e il carbone.

Personalmente, la mia preferita
è l'energia nucleare.

È molto densa di energia,

produce energia valida e affidabile,

e non produce CO2.

Conosciamo due modi

di produrre energia nucleare:
fissione e fusione.

Nella fissione, si prende
un grande nucleo,

lo si divide in due,

e produce tanta energia,

ed è così che funzionano
i reattori nucleari di oggi.

Funzionano abbastanza bene.

Poi c'è la fusione.

Mi piace la fusione.
La fusione è molto meglio.

Si prendono due piccoli nuclei,

si mettono insieme, e si produce elio,

ed è molto bello.

Fa un sacco di energia.

È il modo di produrre energia
della natura.

Il sole e tutte le stelle nell'universo

funzionano a fusione.

Un impianto di fusione

sarebbe economicamente produttivo

e sarebbe anche abbastanza sicuro.

Produce solo scarti radioattivi
a breve termine,

e non può fondere.

Il combustibile proveniente
dalla fusione viene dall'oceano.

Dall'oceano, si può estrarre combustibile

per circa un millesimo di centesimo

per kilowattora,
quindi è molto economico.

E se tutto il pianeta funzionasse a fusione,

potremmo estrarre
il carburante dall'oceano.

Andrebbe avanti per miliardi e miliardi di anni.

Ma se la fusione è così fantastica,
perché non ce l'abbiamo?

Dov'è?

C'è sempre un inghippo
da qualche parte.

La fusione è veramente difficile da fare.

Il problema è che questi due nuclei,

sono entrambi carichi positivamente,

quindi non si fondono.

Fanno così. Fanno cosà.

Per farli fondere,

bisogno scagliarli l'uno contro l'altro
ad altissima velocità,

e se sono veloci abbastanza,

supereranno la repulsione,

si toccheranno, e creeranno energia.

La velocità della particella

è una misura della temperatura.

La temperatura necessaria alla fusione

è di 150 miliardi di gradi Celsius.

Piuttosto caldo,

ecco perché la fusione
è difficile da realizzare.

Mi è venuto il pallino della fusione

durante il dottorato,
qui alla University of British Columbia,

e poi ho ottenuto un lavoro importante
in un'azienda di stampanti laser,

stampavamo per il settore della stampa.

Ci ho lavorato per 10 anni,

ho cominciato a annoiarmi un po',

avevo 40 anni, ero in crisi di mezza età,

sapete, la solita cosa:

chi sono? Cosa dovrei fare?

Cosa dovrei fare? Cosa posso fare?

Mi sono soffermato su quel che facevo
nel mio bel lavoro,

tagliavo foreste

qui vicino a British Columbia

e vi seppellivo, tutti voi,

sotto milioni di tonnellate
di posta spazzatura.

Non era molto soddisfacente.

Qualcuno si compra una Porsche.

Altri si fanno l'amante.

Io ho deciso

di risolvere il riscaldamento globale
e realizzare la fusione.

La prima cosa che ho fatto

è stato informarmi

per capire come funziona la fusione.

I fisici lavorano sulla fusione da un po'

e un modo di farlo

è attraverso il tokamak.

È un grande anello di spire magnetiche,

spire di materiale superconduttore,

che genera un campo magnetico

in un anello di questo tipo,

e il gas caldo all'interno,

chiamato plasma, rimane intrappolato.

Le particelle girano ininterrottamente

lungo le pareti.

Rilasciano una grande quantità di calore

per cercare di arrivare
alla temperatura di fusione.

Questo è l'interno di una
di queste ciambelle,

e a destra vedete

il plasma fuso.

Un secondo modo

è quello di usare una fusione laser.

Nella fusione laser,
avete una pallina da ping pong,

mettete il combustibile da fusione
al centro,

e lo colpite da tutte le parti
con un laser.

I laser sono molto potenti, e schiacciano

la pallina da ping pong
molto rapidamente.

E se schiacciate una cosa
abbastanza forte,

diventa calda,

e se lo si fa molto, molto velocemente,

e lo fanno in un miliardesimo di secondo,

si creano abbastanza energia e calore

per realizzare la fusione.

Questo è l'interno
di una macchina di questo tipo.

Vedete il raggio laser e la pallina

al centro.

Molti pensano che la fusione
non stia andando da nessuna parte.

Pensano sempre che i fisici
stiano nei loro laboratori

a lavorare duro,
senza che succeda niente.

In realtà non è vero.

Questa è una curva
dei progressi nella fusione

negli ultimi 30 anni,

e vedete che stiamo realizzando ora

10 000 volte più fusione
di quanto si facesse

all'inizio.

È un buon progresso.

Di fatto, è la stessa velocità

della tanto declamata Legge di Moore

che determinò la quantità di transistor

che si può mettere su un chip.

Questo punto qui si chiama JET,

il Joint European Torus.

È una grande ciambella tokamak in Europa,

e questa macchina nel 1997

ha prodotto 16 megawatt
di energia di fusione

con 17 megawatt di calore.

Mi direte: non è molto utile,

ma non siamo lontani,

considerando che possiamo farne

10 000 più di quanto
non si facesse all'inizio.

Il secondo punto qui è il NIF.

È il National Ignition Facility.

È un grande macchina a laser
negli Stati Uniti,

e il mese scorso hanno annunciato

facendo un gran fracasso

che sono riusciti a produrre
più energia di fusione

dalla fusione

dell'energia immessa al centro
con la pallina da ping pong.

Non è ancora sufficiente,

perché il laser
per mettere quell'energia

ne consumava di più,

ma non era male.

Questo è l'ITER,

pronunciato in Francese I-TÈR.

È una grande collaborazione
di diversi paesi

che stanno costruendo
una ciambella magnetica gigante

nel Sud della Francia,

e questa macchina, quando sarà finita,

produrrà 500 megawatt
di energia da fusione

a partire da soli 50 megawatt.

Questo è per davvero.

Questo funzionerà.

È il tipo di macchina che produce energia.

Se osservate il grafico, noterete

che questi due punti sono un po'

sulla destra della curva.

Ci siamo un po' staccati dal progresso.

In realtà, la scienza
per fare queste macchine

era pronta

a produrre fusione lungo quella curva.

Tuttavia, è entrata in gioco la politica,

e la volontà di farlo non c'era,

quindi è un po' slittata sulla destra.

ITER, per esempio,
avrebbe potuto essere costruita

nel 2000 o nel 2005,

ma essendo una grande
collaborazione internazionale,

si è inserita la politica
e ha ritardato un po'.

Per esempio, ci sono voluti tre anni

per decidere dove metterla.

La fusione è spesso criticata

per essere un po' troppo costosa.

Certo, è costato

un miliardo di dollari o due l'anno

per fare questi progressi.

Ma dovete confrontarlo con il costo

per mettere in atto la Legge di Moore.

Quella costa molto di più.

Il risultato della Legge di Moore

è questo cellulare che ho in tasca.

Questo cellulare,
e Internet che sta dietro,

costa circa mille miliardi di dollari,

solo perché io possa fare un selfie

da mettere su Facebook.

Poi quando mio padre lo vedrà

sarà molto orgoglioso.

Spendiamo anche
650 miliardi di dollari l'anno

in sussidi per petrolio e gas

e energie rinnovabili.

Spendiamo lo 0,5 per cento
di tutto questo per la fusione.

Personalmente, non credo
che sia troppo costoso.

Credo che sia un imbroglio,

considerando che può risolvere
tutti i problemi energetici

in modo pulito
per i prossimi due miliardi di anni.

Posso dirlo, ma sono un po' di parte,

perché ho fondato
un'azienda per la fusione

e non ho neanche un account su Facebook.

Quando ho aperto
la mia azienda per la fusione nel 2002,

sapevo di non poter combattere
contro i grandi laboratori.

Avevano molte più risorse di me.

Così ho deciso di trovare una soluzione

più economica e più veloce.

La fusione magnetica e a laser

sono delle ottime macchine.

Sono tecnologie meravigliose,

macchine stupende, e hanno dimostrato

che la fusione è fattibile.

Tuttavia, come centrali elettrici,

non credo che vadano bene.

Sono troppo grandi, troppo complicate,

troppo costose,

inoltre, non sono compatibili

con l'energia da fusione.

Quando realizziamo la fusione,
l'energia scaturisce

sotto forma di neutroni veloci
che fuoriescono dal plasma.

Quei neutroni colpiscono
le pareti della macchina.

La danneggiano.

Inoltre, bisogna catturare il calore
proveniente da quei neutroni

e azionare una turbina a vapore
da qualche parte,

e su quelle macchine.

c'è stato un piccolo ripensamento.

Così ho deciso che sicuramente
ci poteva essere un metodo migliore.

Tornando alla letteratura,

e leggo della fusione un po' dappertutto.

Un metodo particolare
ha attirato la mia attenzione,

e si chiama fusione
a confinamento magnetico,

o MTF abbreviato.

Nel MTF quello che si vuole fare

è prendere una grande tinozza

riempirla con metallo liquido,

girare il metallo liquido

per aprire un vortice al centro,

un po' come nel lavandino.

Quando si toglie il tappo al lavandino,
si crea un vortice.

Poi ci sono dei pistoni
alimentati a pressione

dall'esterno,

che comprimono il metallo liquido

intorno al plasma, e lo comprimono,

diventa caldo, come con il laser,

e realizza la fusione.

È un po' un misto

tra la fusione magnetica

e la fusione a laser.

Questi hanno un paio di vantaggi.

Il metallo liquido assorbe tutti i neutroni

e nessun neutrone colpisce la parete,

e quindi la macchina
non viene danneggiata.

Il metallo liquido diventa caldo,

quindi lo si può pompare
in uno scambiatore di calore

fare vapore, e alimentare una turbina.

È un metodo molto comodo di fare

questa parte del processo.

Infine, tutta l'energia
per creare la fusione

viene dai pistoni alimentati a vapore,

che sono molto più economici dei laser

o delle spire da materiale superconduttore.

Andava tutto bene

tranne per il fatto
che non funzionava del tutto.

(Risate)

C'è sempre un inghippo.

Quando lo comprimete,

il plasma si raffredda

più velocemente
della velocità di compressione,

quindi cercate di comprimerlo,

ma il plasma si raffredda sempre di più

e poi non fa assolutamente niente.

Quando l'ho visto, ho pensato
che fosse un vero peccato,

perché è veramente un'ottima idea.

Quindi spero di poterla migliorare.

Ci ho pensato per un minuto,

per vedere come farlo funzionare meglio.

Poi ho pensato all'impatto.

E se usassimo un grande martello

lo facessimo oscillare
e colpissimo il chiodo così,

invece di mettere il martello sul chiodo

e spingere per cercare di infilarlo?
Così non funzionerà.

L'idea è quella

di usare l'impatto.

Acceleriamo i pistoni con il vapore,

ci vuole un po' di tempo,

ma poi, bang! si colpisce il pistone,

e, baff!, l'energia
si crea istantaneamente

giù per il liquido,

e comprime il plasma
molto più velocemente.

Quindi ho deciso che andasse bene.

Abbiamo costruito questa macchina
in questo garage.

Abbiamo fatto una piccola macchina

per fare in modo che ne estraesse

qualche neutrone,

e questi sono
i miei neutroni da marketing,

e con questi neutroni da marketing,

ho raccolto fondi
per 50 milioni di dollari,

e ho assunto 65 persone.
Questo è il mio team.

Questo è quello che vogliamo costruire.

Sarà una grande macchina,

di circa tre metri di diametro,

piombo liquido che ruota,

un grande vortice al centro,

si mette il plasma in cima e in basso,

i pistoni sono sul lato,

bang!, comprimono,

e creano energia,

e il neutrone viene fuori
nel metallo liquido,

passa in un motore a vapore
e alimenta la turbina,

e un po' del vapore tornerà

per alimentare il pistone.

Lo faremo funzionare
circa una volta al secondo.

e produrrà 100 megawatt di elettricità.

Ok, abbiamo anche costruito
questo iniettore,

che crea il plasma per iniziare.

Crea il plasma

alla tiepida temperatura
di tre milioni di gradi Celsius.

Sfortunatamente, non dura molto a lungo,

quindi dobbiamo allungare un po'
la vita del plasma,

ma il mese scorso è andata molto meglio,

quindi credo che ora il plasma
si possa comprimere.

Poi abbiamo costruito
una piccola sfera, grande così,

con 14 pistoni intorno,

che comprimono il liquido.

Tuttavia, il plasma
è difficile da comprimere.

Quando lo si comprime,

tende a deformarsi così,

quindi il tempismo del pistone

deve essere perfetto,

e per questo usiamo diversi sistemi di controllo,

impossibili nel 1970,

ma che ora possiamo fare

con fantastici componenti elettronici.

Infine, molti pensano che la fusione

è il futuro che non si verificherà mai,

ma di fatto, la fusione è molto vicina.

Ci siamo quasi.

I grandi laboratori hanno mostrato
che la fusione è fattibile,

e ora ci sono piccole aziende
che ci stanno pensando,

e dicono che non è
che non si possa fare,

il problema è renderla
economicamente efficace.

General Fusion è una
di queste piccole aziende,

e con un po' di fortuna,
molto presto, qualcuno

romperà quel guscio,

e forse sarà General Fusion.

Grazie infinite.

(Applausi)