Progetto ITER: pronto il primo “supermagnete” made in Italy

Mar 21 2020
Benedetta Pellegrino
Dopo un decennio di lavoro, a La Spezia è stata completata la prima maxi-bobina europea destinata al programma internazionale che mira alla produzione di energia pulita senza l’emissione di gas serra.
Un'immagine del magnete superconduttore prodotto a La Spezia con tecnologia italiana. (Fonte: ITER)

Progetto ITER supermagnete

Progetto ITER supermagnete

Progetto ITER supermagnete
Un’immagine del magnete superconduttore prodotto a La Spezia con tecnologia italiana. (Fonte: ITER)

Si è conclusa la produzione del primo e più grande magnete superconduttore mai costruito in Europa, il cui scopo sarà testare la potenza dell’energia di fusione nell’ambito del progetto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor): “una delle sfide più ambiziose della storia umana”, come l’ha definito il direttore generale del programma, Bernard Bigot, finalizzato alla produzione di energia pulita senza l’emissione di gas serra: come riprodurre l’energia del Sole e delle stelle sulla Terra.

Il processo di fusione a confinamento magnetico

Il progetto prevede l’utilizzo di 18 magneti superconduttori che formeranno un campo toroidale per sperimentare il processo di fusione a confinamento magnetico. Tale processo prevede l’utilizzo del quarto stato della materia, il plasma (gas ionizzato) caldo, in grado di arrivare a 150 milioni di °C, che viene racchiuso in una camera a vuoto e, tramite la creazione di una gabbia magnetica (formata da campi magnetici esterni e/o prodotti da correnti circolanti nel plasma), se ne impedisce il contatto con le pareti della macchina.

Tra le diverse configurazioni, quella che ha ottenuto migliori risultati è la Tokamak (acronimo russo per “camera toroidale magnetica”), che ha evidenziato maggiore stabilità e ha permesso tempi più lunghi di confinamento del plasma.

Nel progetto ITER, le bobine saranno alimentate con una corrente di 68.000 A (ampere) e si genererà un campo magnetico con intensità di circa 11.8 T (tesla), che corrisponde a circa 250.000 volte il campo magnetico della Terra, il quale varia tra 20.000 e 70.000 nT (nanotesla).

Composizione del magnete

Il magnete appena completato è composto da una struttura centrale – il “Winding Pack” (WP, nucleo del magnete) – testata a una temperatura molto bassa, circa -200°C, e da una cassa a spirale in acciaio inossidabile. È lungo 17 metri e largo 9, con un peso di 320 tonnellate.

Una visuale scorporata dei sotto-elementi dell'insieme principale del campo toroidale: bobina e struttura del campo toroidale. (Fonte: ITER)
Una visuale scorporata dei sotto-elementi dell’insieme principale del campo toroidale: bobina e struttura del campo toroidale. (Fonte: ITER)
Il Progetto ITER

L’ITER, inteso anche nel significato latino di “percorso”, è uno dei più ambiziosi progetti internazionali riguardanti l’energia e si propone di realizzare, grazie alla collaborazione di 35 paesi, il più grande dispositivo di fusione magnetica (Tokamak), in grado di ammodernare la scienza della fusione e preparare la strada alle centrali del futuro.

Con dieci volte il volume di plasma della più grande macchina in funzione oggi, l’ITER Tokamak è uno strumento sperimentale unico. Il dispositivo è stato progettato specificamente per:

• produrre 500 MW di potenza di fusione;

• dimostrare il funzionamento integrato delle tecnologie per una centrale a fusione;

• ottenere un plasma al deuterio-trizio in cui la reazione è sostenuta attraverso il riscaldamento interno;

• testare la riproduzione del trizio;

• dimostrare le caratteristiche di sicurezza di un dispositivo di fusione.

Un’ampia collaborazione internazionale

La gigantesca bobina prodotta in Italia, destinata al sito ITER di Cadarache (nella Francia meridionale), è frutto della collaborazione fra industria, Enea e l’agenzia dell’Unione Europea F4E (Fusion for Energy), ed è stata realizzata nello stabilimento della ASG Superconductors a La Spezia. Nel novembre 2017 ha intrapreso la prima tappa del suo viaggio verso Porto Marghera, dove, negli stabilimenti della SIMIC, è stata rivestita da una protezione in acciaio e l’azienda ha prodotto attrezzature per introdurre il conduttore nel magnete.

I principali appaltatori sono SIMIC, ASG Superconductors, CNIM, Iberdrola Ingeniería y Construcción, Elytt e il consorzio ICAS. È in più stabilimenti che si sviluppa la fabbricazione dei dieci magneti europei: a Torino, La Spezia, Tolone (Francia) e Marghera.

Nel novembre 2019 fu dato l’annuncio del completamento dell’edificio che accoglierà il reattore, ad opera del consorzio internazionale composto da Unione Europea, Russia, Cina, Giappone, Stati Uniti, India e Corea del Sud. Grazie alla partecipazione dell’UE al progetto ITER, l’industria europea ha un’opportunità di collaborazione internazionale. In tale contesto, le aziende riescono ad acquisire competenze in un mercato dell’energia dai potenziali vantaggi economici e ambientali. Infatti, come assicurato da numerosi fisici, il processo di fusione è un processo molto più sicuro di quello di fissione, in quanto non pone il rischio di incidenti come quelli accaduti a Fukushima; tanto che, in caso di sopravvenute anomalie, la reazione si ferma. Inoltre, non vengono emessi gas serra e il materiale radioattivo utilizzato è in quantità limitate e con tempi di decadimento abbastanza brevi.

Il progetto è nato tra il 2005 e il 2007, anni in cui si decisero il sito del progetto e si creò formalmente l’Organizzazione ITER. Con la consegna del primo magnete, si prevede la produzione del “primo plasma” per il 2025.

Le fasi finali di produzione della bobina presso SIMIC.

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