{"id":1863,"date":"-0001-11-30T00:00:00","date_gmt":"-0001-11-29T23:10:04","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"1863","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/1863\/","title":{"rendered":"Alcuni anni fa, fece scalpore la notizia della scoperta della fusione fredda da parte di due fisici. Di cosa si trattava, ora a che punto siamo?"},"content":{"rendered":"
Subito dopo la seconda guerra
\n mondiale, gli scenziati cominciaro a progettare una arma
\n che superasse i limiti della bomba nucleare a fissione
\n <\/em>(il tipo che esplose sulle citta’ di Hiroshima e
\n Nagasaki). Una bomba a fissione, infatti, non puo’
\n provocare esplosioni di energia superiore a circa 1
\n milione di tonnellate di TNT, perche’ vi sono dei limiti
\n alla quantita’ di isotopi fissili (per esempio uranio)
\n che si possono utilizzare su di un ordigno di questo
\n tipo.<\/font> <\/font>La
\n strada seguita fu quella di cercare altre reazioni
\n nucleari che non avessero limiti sulla quantita’ di
\n isotopi da “bruciare”. Si progetto’, cosi’, una
\n bomba che realizzasse la fusione <\/em>nucleare di due
\n isotopi dell’idrogeno, la famosa “bomba ad
\n idrogeno”, o “bomba H”. Nel 1952 si ebbe
\n la prima esplosione di una bomba H, di proprieta’
\n americana.<\/font> <\/font>Purtroppo
\n gran parte del progresso tecnologico e’ avvenuto (ed
\n avviene ancora oggi) grazie agli “scarti” della
\n ricerca bellica, che puo’ contare in tutto il mondo di
\n investimenti in uomini, denaro e mezzi, veramente
\n impressionanti, se confrontati con la ricerca civile.<\/font>\u00a0 <\/font>\n <\/div>\n

Dagli “scarti” delle ricerche
\n sulle bombe si ottennero numerosi dati importanti per la
\n comprensione del “funzionamento” delle reazioni
\n nucleari. Fu chiaro da subito che ci si trovava di fronte
\n a delle potenziali fonti di energia davvero grandi, ed il
\n loro sfruttamento poteva portare ad un sostanziale
\n miglioramento della vita di tutti, aumentando
\n cospicuamente l’energia disponibile per le attivita’
\n produttive.<\/font> <\/font>All’universita’
\n di Chicago, il 2 dicembre del 1942, Enrico Fermi (che era
\n dovuto emigrare in America “grazie” alle leggi
\n razziali italiane) accese, per la prima volta, un
\n reattore nucleare a fissione, dando inizio all’utilizzo
\n civile del nucleare da fissione.<\/font> <\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Ancora oggi, invece, non c’e’ un
\n utilizzo civile del nucleare da fusione, a parte quello
\n sperimentale nei laboratori di ricerca. E non si vede, a
\n breve, nessuna possibilita’ di utilizzo di questa fonte
\n di energia (se si escludono le reazioni di fusione
\n nucleare che avvengono nella nostra stella, il Sole, e
\n che rendono possibile la vita sulla Terra….)<\/font> \u00a0 <\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Ma vediamo un attimo in maggior
\n dettaglio che cosa sono le reazioni nucleari.<\/strong><\/em>
\n Partiamo da un esempio a noi piu’ familiare: il fuoco.
\n Cosa avviene quando un pezzo di legna brucia? Avvengono
\n delle reazioni chimiche<\/em> che
\n “trasformano” la legna in altre cose (cenere,
\n anidride carbonica e composti minori). In piu’ si libera
\n energia. In una reazione nucleare avviene una cosa
\n simile: si ha una trasformazione del
\n “combustibile” in altri prodotti, e
\n contemporaneamente una liberazione di energia. La
\n differenza piu’ importante e’ che mentre nelle reazioni
\n chimiche i fenomeni che avvengono interessano gli
\n elettroni (cioe’ la parte piu’ esterna di un atomo),
\n nelle reazioni nucleari si modifica il nucleo, cioe’ la
\n parte piu’ piccola, interna e massiccia dell’atomo. Come
\n per le reazioni chimiche anche le reazioni nucleari hanno
\n spesso bisogno di una “scintilla”, per
\n avviarsi. E questa “scintilla” potrebbe dover
\n essere piu’ o meno intensa a secondo dei
\n “combustibili” (chimici o nucleari che siano);
\n per esempio e’ noto a tutti quelli che hanno provato ad
\n accendere un fuoco che l’alcol etilico si accende molto
\n facilmente, mentre la legna richiede un certo impegno. <\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Per i combustibili nucleari si ha che
\n un isotopo dell’uranio “si accende” molto
\n facilmente (reazione di fissione), mentre l’idrogeno
\n utilizzato nelle bombe H ha bisogno di una
\n “scintilla” molto piu’ intensa: addirittura per
\n poterla innescare si utilizza una bomba nucleare a
\n fissione! E’ proprio questa “difficolta’ di
\n accensione” che permette di poterne utilizzare una
\n quantita’ grandissima, sulle bombe. Ma e’ anche la piu’
\n grossa difficolta’ al suo utilizzo civile. Ed e’ per
\n questo che, negli ultimi 20 anni, si e’ cercato di
\n trovare delle “scorciatoie”. Cos’e’ una“scorciatoia”<\/em>?
\n Anche in questo caso il paragone con la chimica potra’
\n essere illuminante. Forse qualcuno di voi avra’ provato a
\n bruciare lo zucchero. Chi l’ha fatto avra’ notato che lo
\n zucchero brucia con difficolta’; mentre se ad esso si
\n mischia della cenere la combustione avviene molto piu’
\n facilmente. E’ un’esperimento istruttivo che puo’ fare
\n chiunque (con le dovute cautele!) La cenere e’ quello che
\n si chiama un catalizzatore <\/strong><\/em>per
\n la reazione di combustione dello zucchero.<\/font> <\/font>Cioe’ rende minore
\n l’energia di attivazione della reazione, in modo che una
\n “scintilla” pi\u00f9 piccola sia sufficiente per
\n avviare la reazione. Il meccanismo di azione dei vari
\n catalizzatori puo’ essere molto diverso e specifico da
\n reazione a reazione, e per comprenderlo e’ importante
\n capire in dettaglio perche’ in ciascun caso si ha proprio
\n quella specifica energia di attivazione (cioe’ perche’
\n serve una scintilla almeno <di quella intensita’>,
\n o superiore, per accendere quella particolare reazione)<\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Si e’ pensato abbastanza presto di
\n provare a cercare dei catalizzatori per la reazione di
\n fusione nucleare degli isotopi dell’idrogeno. Ma con
\n scarsi risultati, almeno inizialmente. \u00a0 Vediamo ora
\n perche’ e’ necessaria un’energia cosi’ grande per poter
\n “accendere” una reazione di questo tipo. La
\n fusione nucleare consiste nell’avvicinamento dei nuclei
\n di due atomi a distanza tale che questi diventano un
\n nucleo solo: quello dell’elio (o meglio di uno dei suoi
\n isotopi). La distanza fino a cui e’ facile avvicinare due
\n atomi di idrogeno (o due isotopi) e’ circa 1000 volte
\n maggiore di questa. Per andare oltre bisogna vincere le
\n notevoli forze repulsive che si esercitano tra i due
\n nuclei, poiche’ essi hanno la stessa carica elettrica (un
\n po’ come quando si cerca di avvicinare due calamite,
\n orientate in modo da presentare lo stesso polo
\n magnetico). Il modo in cui questa naturale repulsione
\n viene vinta nella convenzionale fusione nucleare
\n “calda” (o termonucleare, come si usa dire) e’
\n quello che avviene nel centro del Sole: gli atomi sono
\n soggetti ad una fortissima pressione (nella nostra stella
\n dovuta al peso degli strati di materia sovrastanti) ed in
\n piu’ ciascun atomo ha una elevatissima velocita’ rispetto
\n agli altri (il che equivale a dire che sono a temperature
\n dell’ordine dei milioni <\/em>di gradi). In queste
\n condizioni e’ piu’ facile che due atomi di idrogeno
\n riescano ad avvicinarsi quanto basta per dare luogo alla
\n fusione termonucleare. Nella bomba H si utilizza una
\n bomba termonucleare a fissione per raggiungere le
\n condizioni di pressione e temperature necessarie
\n all’innesco della fusione. <\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Nel tipo piu’ comune di reattori
\n sperimentali in cui si sta cercando di realizzare la
\n fusione termonucleare controllata dell’idrogeno si
\n utilizzano dei campi magnetici per sostenere e
\n pressurizzare l’idrogeno (poiche’ nessun materiale
\n sarebbe in grado di resistere alle temperature e
\n pressioni necessarie), e vari metodi per riscaldarlo. E’
\n chiaro che questa tecnica (cosi’ come le altre che si
\n basano su alte pressioni e temperature) presenta grossi
\n problemi tecnici. Negli anni ottanta ci sono stati vari
\n tentativi per trovare una maniera meno
\n “brutale” di avvicinare fra loro gli atomi alla
\n distanza necessaria. E’ opportuno sottolineare che non
\n puo’ esistere una maniera chimica di avvicinare cosi’
\n tanto gli atomi, poiche’ le distanze in cui la chimica
\n agisce sono 1000 volte maggiori di quanto richiesto.
\n \u00a0
\n <\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Il 23 marzo 1989 gli elettrochimici
\n Martin Fleischman e Stanley Pons, dell’universita’ dello
\n Utah a Salt Lake City annunciarono di aver rivelato un
\n processo di fusione degli atomi di deuterio (un isotopo
\n dell’idrogeno), a temperatura ambiente, in cella
\n elettrolitica con catodo di palladio.\u00a0\u00a0 Si
\n stava imboccando la via giusta? Non era, per la verita’,
\n la prima volta che si diffondevano notizie di
\n catalizzazione, per diverse vie, delle reazioni di
\n fusione (gia’ alcuni anni prima era comparso un articolo
\n dal titolo “fusione nucleare fredda” su Scientific
\n American –<\/em>disponibile anche in lingua italiana sul
\n numero 229 de Le Scienze). Era la prima volta, pero’, che
\n la cosa avveniva in maniera cosi’ strana,
\n “atomica”, mi si passi il termine, senza
\n interventi prettamente nucleari comi ci si aspetterebbe
\n (nell’articolo citato sopra, invece, la catalizzazione
\n avvenina tramite muoni, particelle sub-atomiche<\/em>)
\n Anche il tempestivo interesse dei mezzi di comunicazione
\n di massa lasciava supporre due cose: o era davvero una
\n scoperta fondamentale, oppure era la classica bufala che
\n veniva spacciata per scoop.\u00a0 In ogni caso in tutto
\n il mondo si cerco’ di riprodurre l’esperimento, per
\n vedere di cosa si trattasse. Fu chiaro da subito un
\n grosso problema: la riproducibilita’ dell’esperimento non
\n era garantita, c’era qualcosa che sfuggiva. <\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Una caratteristica fondamentale della
\n ricerca scientifica e’ la riproducibilita’: quando e’
\n chiaro quali sono le condizioni in cui si manifesta un
\n certo fenomeno (pressione, temperatura, purezza dei
\n materiali, etc) l’esperimento deve potersi ripetere con
\n una sua regolarita’. Cio’ non avveniva nei vari
\n laboratori: c’erano degli apparecchi, apparentemente
\n identici, che non erano in grado di dare gli stessi
\n risultati fra loro. Questo poteva voler dire due cose: o
\n non si comprendeva bene cosa stesse accadendo e si
\n tralasciassero degli aspetti fondamentali, oppure si era
\n di fronte ad un fenomeno spurio, dovuto ad altre cause. <\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Il 22 aprile del 1989 (a meno di un
\n mese dalla pubblicazione del lavoro di Fleishman e Pons),
\n il fisico italiano Francesco Scaramuzzi, dell’ENEA di
\n Frascati, presento’ una relazione in cui dimostro’
\n l’emissione di neutroni da parte di sistema
\n deuterio-titanio. Si trattava di un sistema diverso da
\n quello utilizzato dai due statunitensi ma sembrava
\n dimostrare inequivocabilmente la possibilita’ di reazioni
\n nucleari degli isotopi dell’idrogeno, se posti in
\n opportune condizioni insieme a metalli come il palladio
\n od il titanio. Infatti l’emissione di neutroni sarebbe
\n altrimenti inspiegabile per motivi esclusivamente
\n chimici. Se da un lato questa era un’ottima notizia,
\n poiche’ sembrava confermare la possibilita’ di reazioni
\n nucleari “fredde”, dall’altro riportava in
\n primo piano il problema dei rifiuti radioattivi, poiche’
\n l’emissione di neutroni e’ una grossa fonte di
\n radioattivita’ indotta (problema grave per quasi tutte le
\n reazioni di fusione nucleare e specialmente per quelle
\n che si mostrano come le piu’ promettenti reazioni di
\n fusione nucleare “calda”) \u00a0 La relazione
\n di Scaramuzzi ed altri risultati spingevano ancora di
\n piu’ a tentare di riprodurre l’esperimento iniziale, od
\n alcune sue varianti. I risultati continuarono ad essere
\n incerti e cio’ allontano’ quasi subito l’interesse dei
\n piu’ scettici. <\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Anche nei laboratori che ottenevano i
\n risultati migliori gli esperimenti non andarono sempre
\n nel verso sperato. Ciononostante le ricerche
\n proseguirono, ed alcune industrie giapponesi (sempre
\n pronte a sfruttare tecnologicamente i risultati della
\n ricerca scientifica) decisero di investire i loro soldi
\n nel campo. Produssero anche dei brevetti, ma sempre con
\n le caratteristiche di imprevedibilita’ di funzionamento.
\n In piu’ questi brevetti risultarono troppo costosi per
\n essere utilizzati, ma, si sperava che, col tempo si
\n sarebbero escogitate varianti piu’ economiche. \u00a0
\n Ovviamente anche dal fronte teorico si svilupparono delle
\n possibili spiegazioni, piu’ o meno fantasiose. Nessuna
\n pero’ fu in grado di descrivere come si vorrebbe la
\n fenomenologia osservata, ne’ tantomeno di predire con
\n successo esperimenti ancora non effettuati, cosa che
\n sarebbe stata di grande aiuto nella ricerca di soluzioni
\n di piu’ efficienti dispositivi sperimentali. <\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

L’unica cosa che fu chiara da subito e’
\n che la realizzazione della fusione fredda non capovolge
\n nessuna delle leggi della fisica a noi note: si tratta
\n solo di una reazione di catalizzazione, molto importante
\n per i nostri scopi tecnologici, forse, ma assolutamente
\n ininfluente sulla nostra comprensione generale del mondo.
\n \u00a0 Passano gli anni e l’interesse del pubblico
\n diminusce. Lo spettro di una crisi energetica (che era
\n una delle principali cause dell’interesse dei mass media)
\n era stato sempre presente negli anni ottanta, ma viene
\n dimenticato ben presto negli anni novanta. La gente ha
\n gia’ una fonte di energia abbondante ed economica: e’ il
\n petrolio, perche’ parlare d’altro? La fusione fredda
\n ritorna nel limbo dei laboratori di ricerca, accompagnata
\n anche da altre “invenzioni”, forse meno
\n sensazionali, ma ancora piu’ importanti (alcune gia’
\n tecnicamente pronte alla commercializzazione e
\n sufficientemente economiche da reggere la competizione).
\n La produzione e la gestione di quel bene fondamentale che
\n e’ l’energia viene lasciata ai capricci dei paesi del
\n cartello dell’OPEC, che (Guerra del Golfo a parte)
\n sembrano non dare piu’ troppi problemi. \u00a0 <\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Intanto le ricerche sulla fusione
\n proseguono, ma i risultati non vanno di pari passo con
\n gli sforzi dei ricercatori. Tutti i gruppi di ricerca
\n concordano nell’avere ottenuto una produzione di calore
\n anomala, nell’interazione fra alcuni metalli ed isotopi
\n dell’idrogeno. Vengono meno anche le certezze che questa
\n produzione di calore dipenda davvero da reazioni nucleari
\n e non da normali reazioni chimiche non ancora comprese.
\n La riproducibilita’ dei risultati resta ancora un
\n miraggio. La maggior parte degli scienziati inizia a
\n credere che si sia trattato di un bluff, ma le ricerche
\n continuano ancora (in Italia mi risulta che ci siano, a
\n tutt’oggi, circa un centinaio di persone che fanno
\n ricerca in questo campo). \u00a0 Da quanto ne so
\n l’industria ha perso interesse al problema, se non altro
\n perche’, con le tecnologie che offrono piu’ speranze, la
\n produzione di energia e’ modesta, per renderne economico
\n l’uso. Ma la ricerca continua, e, prima o poi, sapremo
\n che cosa succede, solo alcune volte, in quelle celle
\n elettrolitiche.\u00a0 \u00a0 <\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Per concludere vorrei fare una
\n riflessione: l’eventuale sviluppo futuro della fusione
\n nucleare (fredda o calda che sia) portera’ davvero una
\n svolta nel nostro mondo? Io, purtroppo, sono portato a
\n credere di no. Questo mio pessimismo e’ motivato dal
\n fatto che gia’ oggi ci sono molte applicazioni che non
\n vengono prese in considerazione, preferendo i classici
\n derivati del petrolio. E questo nonostante le pressioni
\n di chi ha a cuore il rischio che il clima del nostro
\n pianeta venga sconvolto da un abuso di combustibili
\n fossili. Che tra l’altro non sono una fonte inesauribile,
\n anzi oggi iniziamo a vederne la diminuzione…<\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Vedi anche:<\/font><\/p>\n

\n La fusione
\n fredda dieci anni dopo<\/font> La ricerca rimane al palo<\/i><\/font><\/a><\/font><\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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