Gli scienziati propongono un piano audace per trasformare i rifiuti nucleari in combustibile nucleare

La fusione nucleare ha fatto passi da gigante e la promessa di un'energia pulita ed efficiente sembra sempre più vicina alla realtà . Ma gli scettici sottolineano problemi pratici che forse non ci stiamo impegnando abbastanza a risolvere, problemi che inevitabilmente appesantiranno i nostri reattori quando finalmente arriveranno.

Una nuova proposta di Terence Tarnowsky, fisico nucleare del Los Alamos National Laboratory, si concentra su un aspetto fondamentale del problema: trovare una fonte di trizio, un ingrediente fondamentale per la fusione. Tarnowsky, che presenterà la sua roadmap la prossima settimana alla conferenza ACS Fall 2025 , suggerisce di attingere alle migliaia di tonnellate di scorie nucleari, incluso il combustibile esaurito dei reattori, utilizzando gli atomi dormienti al loro interno per supportare la produzione di trizio. Con le opportune modifiche a un apparato simile a un acceleratore, questa strategia potrebbe creare in modo affidabile una fonte autosufficiente del prezioso isotopo.

In un reattore a fusione di successo, trizio e deuterio – due isotopi leggeri dell'idrogeno – si fondono e rilasciano un'enorme quantità di energia. Al contrario, le attuali centrali nucleari funzionano a fissione, ovvero la scissione di atomi pesanti come l'uranio, che genera anch'essa una notevole quantità di energia, ma produce sottoprodotti radioattivi a lunga durata. Questo materiale di scarto "rimane in giro per il paese", presumibilmente per un milione di anni, e la sua gestione costa centinaia di milioni di dollari ogni anno, ha spiegato Tarnowsky a Gizmodo durante una videochiamata.

Nel frattempo, la promessa della fusione è offuscata dall'inevitabile carenza di trizio, un isotopo dell'idrogeno estremamente raro e instabile. "Ci sono solo decine di chilogrammi [di trizio], sia naturali che artificiali, sull'intero pianeta", ha detto Tarnowsky. E non aiuta il fatto che gli esperimenti nucleari in tutto il mondo stiano bruciando quelle piccole scorte a un ritmo allarmante. "Quindi, da dove dovrebbe provenire questo trizio?"

La riproduzione del trizio in laboratorio è un'opzione praticabile, ma ancora una volta c'è un'ottima ragione per cui non abbiamo ancora trovato la ricetta perfetta: è un "combustibile difficile da gestire", ha affermato Tarnowsky.

"Se si produce trizio ora, non è possibile conservarlo in un contenitore per 30 anni, perché decade in elio-3 molto rapidamente", ha spiegato. "E ha anche la chimica dell'idrogeno. L'idrogeno tende a uscire dalle cose; tende a rimanere incastrato nei muri. Quindi è una cosa difficile da gestire". Per contestualizzare, l' emivita del trizio è di 12,3 anni , il che significa che decade a metà della sua quantità originale in quel lasso di tempo.

La proposta di Tarnowsky combina teorie precedenti con i recenti progressi tecnologici. In parole povere, l'idea è di utilizzare un acceleratore di particelle per innescare il decadimento degli atomi di uranio e plutonio all'interno delle scorie nucleari, dando luogo a una serie di lampi di neutroni e altre transizioni nucleari che alla fine produrranno atomi di trizio. Le scorie verrebbero ricoperte di sali di litio fusi per proteggere il processo dalla sovraesposizione a radiazioni nocive, secondo Tarnowsky.

Con la giusta progettazione, Tarnowsky ipotizza che questo metodo potrebbe " produrre più di 10 volte più trizio di un reattore a fusione a parità di potenza termica", come indicato nel comunicato stampa. Detto questo, ammette che questa tabella di marcia richiederebbe impegni coraggiosi sia da parte del settore pubblico che di quello privato.

L'economia da fusione è per certi versi irreversibile, ha affermato Tarnowsky. Non è certo qualcosa per cui "si può premere un interruttore e avere un sistema di backup in funzione se qualcosa va terribilmente storto con la produzione di trizio", ha aggiunto Tarnowsky. "È necessario pianificare con largo anticipo".

Ma più aspettiamo, più ci stiamo scavando una fossa, ha detto. "Ogni anno che continuiamo a far funzionare le nostre centrali nucleari – in modo estremamente sicuro! – produciamo anche più combustibile esaurito ogni anno, [che] aumenta di circa 2.000 tonnellate all'anno. Quindi le passività aumentano di anno in anno".

Detto questo, Tarnowsky continua a nutrire speranze per il futuro della fusione nucleare e, in realtà, per il completamento della nostra transizione verso l'energia pulita.

"Direi che, sapete, 10 anni fa, questo tipo di tecnologia proposta in questo ambito non avrebbe suscitato così tanto interesse; la gente era diffidente nei confronti delle centrali nucleari", ha detto. "E poi si è passati al carbone sporco. Beh, cosa si può fare? Ma ora ne stiamo discutendo, e la gente non reagisce solo con la paura".