L’alma mater di Iron Man ha un progetto per un realistico reattore a fusione ARC
La versione cinematografica Marvel di Tony Stark si è laureata al MIT nei primi anni ’90. Più tardi costruì un reattore ARC alle Stark Industries, ma a quanto pare, alcune delle ricerche iniziali che fece da studente sono rimaste in alcuni quaderni da qualche parte su uno scaffale polveroso del MIT. Ci sono voluti solo pochi decenni, ma un team di ricercatori del MIT è stato in grado di sviluppare piani provvisori per un reattore a fusione ARC completamente armato e operativo di loro proprietà.
ARC sta per “conveniente, robusto, compatto”. Il progetto è un reattore a fusione basato sul tokamak, che utilizza campi magnetici per contenere il plasma a una temperatura abbastanza alta (da decine a centinaia di milioni di gradi Celsius) per mantenere le condizioni necessarie alla fusione. Un tokamak chiamato ITER è attualmente in costruzione in Francia, e potrebbe essere operativo entro il 2030 con un costo di decine di miliardi di dollari. Un gruppo di diversi istituti di ricerca sta lavorando su nuovi approcci che sono progettati per essere molto più veloci e molto, molto più economici; ARC è l’ultimo di questi.
Quello che rende diverso il progetto ARC del MIT è il suo uso di una nuova classe di superconduttori disponibili in commercio chiamati nastri superconduttori in ossido di rame e bario di terre rare (REBCO). Questi superconduttori possono generare campi magnetici significativamente più alti all’interno del reattore. E poiché qualsiasi aumento del campo magnetico aumenta il livello di fusione alla quarta potenza, l’uso dei superconduttori REBCO per raddoppiare quasi la forza del campo magnetico produce un potenziale aumento della potenza di fusione di un ordine di grandezza rispetto ai superconduttori standard.
Con questo enorme aumento di potenza, il MIT è stato in grado di progettare un reattore molto più piccolo (e quindi più economico) che può ancora produrre quantità significative di elettricità. Il primo prototipo di reattore ARC sarebbe una centrale da 270 MWe, che produce da tre a sei volte l’energia necessaria per mantenersi in funzione. Il reattore, che genererebbe abbastanza energia per alimentare circa 100.000 case, sarebbe relativamente compatto, la metà delle dimensioni di ITER. Avrebbe l’ulteriore vantaggio di avere un nucleo modulare, rendendolo molto più facile sia per la manutenzione che per gli esperimenti.
Il design del reattore sarebbe anche semplificato attraverso l’uso di un liquido (un sale fuso di fluoro-litio-berillio) come materiale schermante, un moderatore di neutroni e un mezzo di scambio termico. Il liquido ricopre il reattore, viene riscaldato dalla fusione in corso all’interno, e poi viene alimentato attraverso un motore a ciclo Brayton ad alta efficienza per generare elettricità.
Il reattore ARC è basato quasi interamente su una tecnologia esistente e provata, e il MIT dice che dispositivi di complessità e dimensioni simili sono stati costruiti in circa cinque anni. Costerebbe, dice il MIT, “una frazione” di quello che ci vorrà per costruire ITER. Per quanto ne sappiamo, quella frazione è nove decimi, ma l’implicazione è che il reattore ARC sarebbe sostanzialmente più economico, in gran parte a causa delle sue dimensioni più piccole.
Dovremmo sottolineare, come fanno i ricercatori, che “un progetto ingegneristico completo è oltre lo scopo dello studio ARC”. Tuttavia, non c’è nessun ostacolo teorico o tecnologico che impedisca di sviluppare un progetto ingegneristico per un reattore ARC. Se così fosse, potremmo vederne uno completato e funzionante in appena un decennio.