Wendelstein 7-X è un reattore nucleare a fusione stellarator che, analogamente al tokamak, è viene utilizzato per sostenere una reazione nucleare di fusione controllata, confinando il plasma caldo con dei campi magnetici.

L'energia prodotta dalla fusione nucleare è al centro degli sforzi per lo sviluppo energetico in tutto il mondo. In teoria, si basa sullo sfruttamento dell'energia rilasciata quando i nuclei nel plasma si fondono per produrre un elemento più pesante: lo stesso processo che avviene nel cuore delle stelle. Se potessimo raggiungere questo obiettivo, i vantaggi sarebbero enormi: energia pulita e ad alto rendimento, praticamente inesauribile. Tuttavia, è più facile a dirsi che a farsi. La fusione è un processo estremamente energetico e contenerlo non è facile. Da quando è stata studiata per la prima volta negli anni '40, i reattori ancora non sono in grado di recuperare il cosiddetto costo energetico, nonostante si raggiungano costantemente brevi nuovi record.


Qual è il risultato di oggi

Finora i migliori risultati sono stati raggiunti con i tokamak, un anello a forma di ciambella in cui il plasma è intrappolato da un guscio di campi magnetici e guidato ad alta velocità da rapidi impulsi. La relativa semplicità aiuta a contenerlo alle alte temperature ma solo per brevi istanti. Gli stellarator, d'altra parte, si basano su una configurazione incredibilmente complessa di magneti mappati da un'intelligenza artificiale che interviene per mantenere il plasma in movimento. Sono piuttosto difficili da progettare e costruire. Uno dei principali problemi è la perdita di calore durante un processo chiamato trasporto neoclassico in cui la collisione tra ioni nel reattore a fusione fa sì che il plasma si diffonda verso l'esterno, con un effetto maggiore negli stellarator piuttosto che nei tokamak.

Tuttavia, poiché anche i tokamak hanno le loro inefficienze, i ricercatori del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) e del Max Planck Institute for Plasma Physics hanno lavorato alla modellazione dei magneti del W7-X per cercare di ridurre gli effetti del trasporto neoclassico, pubblicando i risultati su Nature. Le misurazioni, effettuate utilizzando uno spettrometro a raggi X (XICS), hanno mostrato temperature molto elevate all'interno del reattore. Queste temperature, spiegano gli autori, non si sarebbero ottenute senza la diminuzione della perdita di calore e, tra l'altro, i risultati vengono supportati da altre misurazioni spettroscopiche (CXRS). Con entrambi i set di dati in accordo, sembra che lo stellarator sia stato in grado di raggiungere temperature di quasi 30 milioni di gradi Celsius.

"Ciò ha dimostrato che la forma ottimizzata di W7-X riduce il trasporto neoclassico", ha affermato il fisico Novimir Pablant del PPPL. "Era un modo per mostrare quanto fosse importante l'ottimizzazione". Questo entusiasmante risultato rappresenta un significativo passo avanti nel perfezionamento del design stellarator, che modellerà gli sforzi futuri.
"Ridurre il trasporto neoclassico non è l'unica cosa che devi fare", ha detto Pablant. "Ci sono un sacco di altri obiettivi che devono essere mostrati, tra cui la corsa costante e la riduzione del trasporto turbolento".

Con diverse tecnologie di reattori a fusione nucleare attualmente in fase di sviluppo, sembra solo una questione di tempo.
W7-X è attualmente in fase di aggiornamento e riprenderà le operazioni nel 2022.