Fusione: tokamak coreano 100 milioni di gradi per 20 secondi

Dopo l’impegno della Cina nel progetto di fusione nucleare, anche la Corea mette il sole in una scatola. Le sperimentazioni del progetto Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) hanno stabilito il nuovo record mondiale. Il record consiste nel mantenere il plasma per 20 secondi ad una temperatura degli ioni superiore a 100 milioni di gradi Celsius: un risultato eccezionale, rispetto alle sperimentazioni durante la campagna al plasma KSTAR 2019.

Tokamak KSTAR: il “sole artificiale”

Il progetto coreano ha l’obiettivo di studiare la fusione nucleare magnetica. Il dispositivo KSTAR è il tokamak superconduttore di classe mondiale sviluppato e costruito dalla tecnologia coreana. L’operazione KSTAR costituirà la base di conoscenze per la scienza della fusione e la tecnologia operativa. KSTAR aiuterà la Corea a guidare la tecnologia di fusione nell’era delle centrali elettriche a fusione commerciali.

Il tokamak KSTAR è uno dei primi al mondo a presentare magneti superconduttori magneti a campo toroidale in niobio-stagno e niobio-titanio. Il dispositivo è adatto a produrre e contenere un plasma termonucleare, attraverso l’azione del campo magnetico in essa creato per isolare il plasma dalle pareti del contenitore toroidale a vuoto. Di seguito sono riportate alcune caratteristiche del tokamak coreano.

Alcune specifiche tecniche del sistema:

• Diametro: 9.4 m, Altezza: 9.6 m, Peso: 1,000 ton;
• obiettivo finale: campo magnetico toroidale di 3.5 T;
• Superconduttore: Nb₃Sn (bobina a campo toroidale), NbTi (bobina a campo poloidale)

Il campo poloide ha lo scopo di confinare le particelle la centro del toroide, poichè altrimenti ci sarebbe dispersione perché nel toroide il campo ai bordi è più debole.

Il confronto con ITER

L’approvazione del progetto coreano risale al 1995, e ha posto le basi per il grande esperimento di fusione nucleare ITER. Di quest’ultimo abbiamo parlato delle maxi bobine, e dei supercavi italiani che andranno al reattore. Rispetto a ITER, KSTAR ha dimensioni inferiori (come mostrato dalla figura sotto).

Le dimensioni maggiori di ITER permettono volumi e superfici di plasma maggiori. A questi corrispondo correnti di plasma aumentate, insieme al campo magnetico toroidale. Inoltre, per quanto riguarda le reazioni, nel KSTAR quella utilizzata è D-D (deuterio-deuterio), mentre in ITER è di tipo D-T (deuterio-trizio).

Gli obiettivi di KSTAR

L’obiettivo finale del KSTAR è raggiungere un funzionamento continuo di 300 secondi con una temperatura degli ioni superiore a 100 milioni di gradi entro il 2025.

Il direttore Si-Woo Yoon del KSTAR Research Center presso il KFE ha affermato: “Le tecnologie necessarie per lunghe operazioni del plasma a 100 milioni di gradi sono la chiave per la realizzazione della fusione e il successo del KSTAR nel mantenere il plasma ad alta temperatura per 20 secondi sarà un importante punto di svolta nella corsa per garantire un’operatività estesa del plasma ad alte prestazioni, un componente fondamentale di un reattore nucleare a fusione commerciale in futuro”.

Inoltre, il Korea Institute of Fusion Energy è uno dei partner del progetto internazionale ITER. La Corea fornirà al progetto una serie di componenti, quali convertitori AC/DC, trizio MSDS, utensili di assemblaggio, scudo termico e strumenti di diagnostica.