Come superare la fissione dell'uranio. Il futuro è produrre senza le scorie

La proposta di rilanciare il nucleare in Italia, riporta in auge un argomento scientifico spesso affrontato, senza comprendere esattamente i meccanismi che lo contraddistinguono. Cosa vuol dire ottenere energia da una centrale nucleare? Per rispondere a questa domanda, occorre un piccolo ripasso della chimica e della fisica delle superiori inerente la struttura dell'atomo. Com'è noto, la materia è composta da elementi pesanti e altri più leggeri, a base di protoni, neutroni ed elettroni. Quando quelli più leggeri (come l'idrogeno) si fondono fra loro si ha una reazione di fusione nucleare; quando vengono bombardati quelli più pesanti (come l'uranio), ci si riferisce alla fissione nucleare. Nel primo caso si ha la formazione di atomi di elio dalla fusione di due forme differenti di idrogeno, il trizio e il deuterio, con produzione di calore. Nel secondo, l'uranio è bersagliato da neutroni che lo trasformano in bario e kripton, con scariche di energia. Lo stesso meccanismo che ha dato i natali alla prima bomba atomica.

Le centrali con le quali il nostro Paese ha avuto a che fare in passato, e tutte quelle ancora oggi in funzione nel mondo, si basano sulla fissione nucleare e non sulla fusione per un semplice motivo: la temperatura. Per fondere, infatti, gli elementi leggeri occorrono temperature di milioni di gradi, difficilissime da raggiungere sulla Terra (comunque solo all'interno di strutture ingegneristiche speciali, come il tokamak), ma non nel cuore delle stelle (come il sole); viceversa per avviare un processo di fissione, bastano temperature in linea con l'ambiente terrestre.

Nell'uno e nell'altro caso si ha una notevole produzione di energia che potrebbe potenzialmente fornire «combustibile» all'infinito. Non senza rischi. Al di là di casi estremi, come le esperienze tragiche di Chernobyl e Fukushima, non è ancora stato risolto il problema della scorie radioattive; che riguarderebbe solo la fissione nucleare. Non esistono, infatti, centri di stoccaggio sicuri al 100%. Con la fusione, invece, non si avrebbe questo problema, non essendoci sostanze di scarto in grado di impattare gravemente sull'ambiente.

Oggi la Terra è interessata dall'attività di 443 reattori nucleari, distribuiti in 29 paesi, 195 quelli in funzione in Europa. Altri duecento saranno pronti nel giro di pochi anni. Di contro, per le problematiche analizzate, legate all'impossibilità di mantenere stabili temperature di milioni di gradi, non esistono centrali a fusione nucleare. Dunque, fusione = utopia? Dipende dai punti di vista. Iter, acronimo di International Thermonuclear Experimental Reactor, è un programma avanzato di stampo internazionale che intende far funzionare un reattore a fusione nei prossimi decenni. Difficile, però, indicare una data precisa, stimare il giorno in cui potrebbe entrare in funzione per sopperire ai contraccolpi dell'effetto serra. A seconda dei centri presi in esame si parla di 2033, 2039, 2060.

Stesse previsioni per DEMO, da DEMOnstration Power Plant, reattore nucleare a fusione proposto da Eurofusion (consorzio europeo per lo sviluppo della fusione nucleare). In questo caso la speranza è di raggiungere l'obiettivo entro il 2050.