Cactaceo wrote:
> Si cerca di fare una fusione nucleare controllata per produrre energia, e
> non ci si riesce.
> Qual'e' il problema?
Problema n. 1: raggiungere la temperatura giusta
Perche' avvengano un numero non trascurabile di reazioni di fusione
il prodotto della densita' del plasma per la sua temperatura per il
tempo di confinamento dell'energia deve essere cosi' alto che
praticamente solo le bombe termonucleari come esperimenti
incontrollati, e due tokamak (JET e TFTR) come esperimenti
controllati, finora sono riusciti a raggiungere l'obiettivo;
peraltro si usa deuterio e trizio, non deuterio-deuterio, in modo da
avere sezioni d'urto piu' grandi. Nel caso della fusione
termonucleare a confinamento magnetico per raggiungere alte densita'
esiste p. es. il problema di rifornire il plasma di combustibile, e
esistono vari metodi non tutti soddisfacenti, e il problema di
mantenere le particelle dentro il plasma senza farle scappare da
tutte le parti, che si cerca di risolvere in vari modi; per
raggiungere le alte temperature si usa riscaldamento ohmico,
insufficiente a ottenere temperature fusionistiche, e riscaldamenti
addizionali tramite iniezione di gas neutro ad alta energia,
riscaldamento con radiofrequenza sintonizzandosi su risonanze ion
Berstein, lower hybrid, ion cyclotron, electron cyclotron ecc. ecc.;
infine c'e' il problema del tempo di confinamento dell'energia,
cioe' ammesso che ho riscaldato abbastanza il plasma devo evitare
che si raffreddi troppo rapidamente (vedi dopo).
Problema n. 2: il trasporto
A tutt'oggi non si conoscono trucchi efficaci per ridurre il
trasporto dell'energia da zone di plasma ad alta temperatura verso
zone a minore temperatura, a parte quello di aumentare le dimensioni
del tokamak. Pero' i costi scalano come il quadrato del volume!
Problema n. 3: le perdite radiative
L'altro importante meccanismo che raffredda il plasma e' quello
delle perdite radiative; nella prima generazione di esperimenti per
fusione a confinamento magnetico il contenitore era di vetro (tipo
una grossa valvola), ma la fusione del silicio e la contaminazione
del plasma per particelle desorbite dal vetro hanno fatto presto
abbandonare questa strada. Si e' passati allora all'acciaio, ma il
difetto e' che la fusione dei punti a contatto con il plasma, lo
sputtering fisico e chimico, il desorbimento di particelle hanno
fatto abbandonare negli anni '70 anche questa strada. Negli anni '80
hanno trionfato i contenitori di acciaio rivestiti di grafite, che
non fonde, pero' lo sputtering chimico e fisico hanno ridimensionato
le capacita' delle pareti di grafite. Negli anni '90 si sono diffusi
i tokamak con pareti di metalli ad alto Z (molibdeno, tungsteno),
che hanno bassi coefficienti di sputtering fisico, e' praticamente
assente lo sputtering chimico, il desorbimento puo' essere annullato
con buoni condizionamenti ma hanno il difetto che, una volta che
particelle di metalli ad alto Z sono entrate nel plasma, queste
provocano perdite radiative cosi' forti per radiazione di riga e
Brehmsstrahlung da impedire del tutto il raggiungimento dei
paramentri per la fusione.
Ora un po' di commenti rapidi
> La produzione di energia si ha se 2 atomi di deuterio sono scagliati l'uno
> contro l'altro con velocit� sufficiente da fondersi.
La fusione D+D ha piu' o meno il 50% di probabilita' di produrre un
nucleo He3 e un neutrone, e di produrre un nucleo di trizio e un protone.
> Il difficile e' convincere i 2 atomi a scontrarsi, e a farlo a una velocita'
> tale da fondersi.
> Per la velocita' non e' un problema: basta alzare la temperatura e
> l'agitazione molecolare fa il resto.
Le molecole non c'entrano niente, devi avere una alta temperatura
per ottenere la velocita' (grazie alla agitazione termica).
> Fino a qui lo stato dell'arte, e vorrei che chi ci capisce mi confermasse
> che non ho detto grosse castronerie.
A parte le due affermazioni sopra hai detto bene anche se in modo un
po' rozzo.
> Mi viene in mente il forno a microonde.
E' un metodo che usano tutti i tokamak al mondo, ma non ottiene
risultati paragonabili a quelli dell'iniezione di neutral beam. Sta
di fatto che per un reattore il neutral beam e' impraticabile
(richiede degli enormi bocchettoni, e l'attivazione dei materiali
diventa incontrollabile), mentre le antenne installate nella parete
dei tokamak sono molto piu' attraenti per il controllo
dell'attivazione dei materiali.
> Se nella nostra camera di reazione spariamo un fascio di..... raggi gamma?
I gamma hanno una sezione d'urto praticamente nulla sul plasma.
Avevi detto bene prima: si usano microonde (a Frascati usiamo per
FTU una risonanza Lower Hybrid a 8 GHz) o addirittua onde corte (a
Princeton NSTX usa una risonanza fast wave a 10 MHz).
Ciao
Mario Leigheb
P.S.: qual e' si scrive senza l'apostrofo dopo qual
Received on Fri Mar 07 2003 - 14:03:41 CET
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