Ricerca, infrastrutture e trasferimento tecnologico raccontati da Pablo Cirrone e Francesco La Via, Marco Ripani e Fabrizio Consoli al "European Nuclear Fusion Research: Opportunities and Perspectives" del Dfa di Unict
La ricerca sulla fusione nucleare rappresenta oggi una delle sfide scientifiche e tecnologiche più ambiziose a livello internazionale, al centro del dibattito su nuovi modelli di produzione energetica sostenibile. In questo contesto si inserisce il convegno European Nuclear Fusion Research: Opportunities and Perspectives, che si è tenuto nella sala conferenze del Dipartimento di Fisica dell’Università di Catania e organizzato da Giuseppe A. Pablo Cirrone (INFN) e Salvatore Mirabella (Università di Catania).
L’incontro ha offerto una panoramica aggiornata sullo stato dell’arte della ricerca sulla fusione nucleare in Italia e in Europa, con un focus specifico sulla fusione a confinamento inerziale e sulle principali problematiche scientifiche connesse al loro sviluppo.
Dallo studio delle sezioni d’urto nucleari nei plasmi in condizioni estreme ai meccanismi di trasporto di energia e particelle, fino alla progettazione di materiali e tecnologie innovative per incrementare l’efficienza dei processi di fusione, il convegno ha messo in luce il carattere fortemente multidisciplinare di questo settore.
Fisica nucleare, fisica dei plasmi, scienza dei materiali, calcolo avanzato, elettronica di potenza e sensoristica avanzata convergono in un ambito di ricerca in rapida espansione, capace di attrarre un interesse crescente anche da parte del mondo industriale. Durante la giornata sono state presentate le attività e le prospettive di ricerca di importanti enti nazionali come ENEA (Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile), INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) e (Consiglio Nazionale delle Ricerche) CNR, insieme alle potenzialità offerte da infrastrutture strategiche quali il laser ad alta potenza I-LUCE, elemento chiave per lo sviluppo della fusione inerziale e per l’esplorazione di nuovi schemi di accoppiamento dell’energia.
Ampio spazio è stato inoltre dedicato al dialogo con il tessuto industriale del territorio, con la partecipazione di realtà come STMicroelectronics e Infobiotech, e alla discussione sulle opportunità di trasferimento tecnologico e sui nuovi programmi di finanziamento nazionali ed europei. Un confronto che ha coinvolto anche i tre corsi di dottorato di ricerca del Dipartimento di Fisica e Astronomia – in Fisica, in Scienza dei materiali e nanotecnologie e in Sistemi complessi per le scienze fisiche, socio-economiche e della vita -, sottolineando il ruolo della formazione avanzata nella costruzione dell’ecosistema della ricerca.
Ad aprire i lavori i saluti istituzionali del direttore del Dipartimento di Fisica e Astronomia, prof. Stefano Romano, della prof.ssa Alessia Tricomi, docente Unict e direttrice della Sezione INFN Catania e del Centro Siciliano di Fisica Nucleare e di Struttura della Materia, e del prof. Santo Gammino, direttore dei Laboratori Nazionali del Sud di Catania.
In foto da sinistra Santo Gammino, Alessia Tricomi e Stefano Romano
«La giornata di oggi è dedicata a un tema molto caldo, delicato e attuale anche in questa situazione geopolitica particolarmente complicata che stiamo vivendo in questi ultimi anni, oltre alla questione della produzione di energia su cui anche la Commissione Europea già da diversi anni si sta impegnando per cercare di trovare qualche soluzione», ha detto il prof. Stefano Romano in apertura.
«Un’iniziativa che non a caso è organizzata con una sinergia tra l'università, gli enti di ricerca e le aziende con il coinvolgimento di tre dottorati di ricerca evidenziando il ruolo della formazione – ha aggiunto -. L'Università di Catania, insieme con gli altri enti di ricerca, ricopre un ruolo di primo piano, di primo livello nell'ambito internazionale per quanto riguarda la ricerca sulla fisica nucleare considerando la storia e la scuola ben radicata in questo ateneo che ancora oggi risuona a livello internazionale e soprattutto negli ultimi decenni anche dal punto di vista delle applicazioni della fisica nucleare».
Sulla stessa linea anche il prof. Salvatore Mirabella, co-organizzatore dell’evento, che nel suo intervento ha evidenziato i temi della sensibilizzazione degli studenti e del pubblico sul tema della ricerca. «È chiaro che oggi la tecnologia di fusione nucleare non è pronta per essere posizionata sul mercato e per creare energia, ma la ricerca è impegnata per lo sviluppo in questo campo e nei prossimi cinque anni sarà la sfida principale della ricerca multidisciplinare e internazionale – ha detto il prof. Mirabella -. Stiamo lavorando, tramite i dottorati, a formare i ricercatori che nel futuro potranno dare una mano e lavorare attivamente in quest'ambito».
«Per quanto riguarda i materiali nell'ambito della fusione nucleare sono importantissimi perché non soltanto ci sono tante tecnologie abilitanti accanto alla fusione nucleare che servono a sostenerla, per esempio l'elettronica di potenza, ma anche i materiali necessari per schermare le eventuali camere di reazione, anche i combustibili della fusione nucleare, quindi realizzare delle pastiglie di particolare materiale ricco degli elementi necessari per aumentare la resa di energia prodotta», ha aggiunto.
«Organizzare questo evento a Catania è fondamentale a testimonianza delle tante esperienze presenti nel territorio in questi vari ambiti, con tanti attori importanti nella formazione e nella ricerca come l'Università, l’INFN, il CNR e le aziende come STMicroelectronics, Infobiotech e altre che nel futuro potranno scommettere su questa tecnologia», ha sottolineato il docente del Dfa di Unict.
«Nei laboratori del Dfa dell’ateneo catanese, ad esempio, sono presenti diversi impianti che realizzano dei fasci ionici utili per studiare le reazioni nucleari, in particolare quelle che si vogliono sviluppare e per la cui resa si vuole aumentare – ha precisato il prof. Mirabella -. All’interno dei Laboratori Nazionali del Sud ci sono tantissime attrezzature per lo studio di reazioni nucleari, tra cui anche quelle per la fusione. Grazie a vari progetti di ricerca si punterà all’acquisizione di nuove attrezzature, mentre tramite i bandi sarà possibile per gli atenei del Sud, e quindi anche Catania, dare tantissime possibilità ai giovani che vogliono impegnarsi in quest'ambito».
In foto alcuni dottorandi di ricerca presenti ai lavori
A seguire le interviste al dott. Francesco La Via del CNR-IMM e al dott. Pablo Cirrone dell’INFN del CNR-IMM e le video interviste (realizzate da EPS Young Minds CT) al dott. Marco Ripani dell’INFN e al dott. Fabrizio Consoli dell’ENEA che hanno approfondito le prospettive scientifiche e tecnologiche della fusione nucleare, offrendo uno sguardo diretto sulle sfide e sulle opportunità che attendono la ricerca europea nei prossimi anni.
Diagnostiche d’avanguardia per la fusione nucleare: la sinergia INFN e CNR-IMM a Catania
Sul tema della ricerca sul confinamento magnetico, probabilmente il settore di ricerca più avanzato a livello di applicazione, è intervenuto il dott. Francesco La Via del CNR-IMM.
«La fusione nucleare rappresenta un po' il futuro per quanto riguarda la generazione di energie pulita perché a differenza della fissione le scorie che si ottengono sono elio, quindi si possono gonfiare i palloncini – ha detto -. Ovviamente si tratta di una applicazione estremamente complicata che ha bisogno di una tecnologia molto complessa, di investimenti importanti e di sinergie internazionali».
«Esistono finanziamenti da parte di alcune aziende, in questo momento soprattutto americane, che vedono nella fusione nucleare una prospettiva di guadagno e quindi sono molto interessate – ha detto -. Dal punto di vista italiano c'è l'ENI che sta spingendo in modo sensibile in questa direzione».
«Aziende come STMicroelectronics e Infobiotech sono particolarmente interessate – ha precisato -. Una delle problematiche della fusione è riuscire a generare più energia di quella che si spende per realizzare la fusione e su questo tema STMicroelectronics, azienda leader nella tecnologia del carburo di silicio è ideale per questo tipo di applicazioni, è particolarmente interessata. Uno dei fattori che assorbe più energia è il confinamento magnetico, quindi è necessario realizzare dei generatori che lavorano ad altissime potenze per questi magneti e che consumino poca energia».
«In Italia c'è un gap importante tra le aziende e la ricerca delle università o degli enti di ricerca, quindi manca un trade union tra queste due attività e stiamo cercando di realizzarlo tramite il programma di ricerca Cipsac finanziato dall’UE – ha precisato Francesco La Via -. Si punta a creare un ente che riesca a portare avanti la ricerca di base realizzata dagli enti e dalle università e portarla a un livello di TRL (Technology Readiness Level) più elevato in modo tale che sia più vicina a quello che le aziende si aspettano».
«Senza dubbio queste ricerche potrebbero avere ricadute importanti sul territorio, anche sul piano occupazionale, così come è avvento negli ultimi decenni con lo stabilimento di carburo di silicio della STM. La stessa cosa potrà succedere con nuove tecnologie come la fusione nucleare».
La facility laser I-LUCE a Catania e le sue prospettive nel campo della fusione nucleare
Sulle prospettive nel campo della fusione nucleare a Catania si è soffermato il dott. Giuseppe A. Pablo Cirrone dell’INFN e responsabile della più potente facility laser Italiana (500TW) che sta per entrare in attività all'interno della sezione catanese dell'ente di ricerca e che costituirà una opportunità unica per gli studi sui temi della fusione.
«La produzione di energia per fusione a confinamento inerziale è una delle possibili strade future per la produzione di energia nell'ambito della fusione nucleare – ha detto -. È una strada per produrre energia pulita, non a fissione, ma a fusione, e su cui si sta investendo molto grazie a finanziamenti nazionali e internazionali che coinvolgono già aziende come Infobiotech di Palermo e la multinazionale STMicroelectronics presente a Catania, ma puntiamo, in una scala temporale di diecianni, a realizzare una prima facility di fusione a confinamento inerziale in Europa. Si tratterà di un sito che sorgerà in Europa, al momento sta nascendo un network per costruire una prima centrale a fusione a confinamento inerziale europea».
«Già stiamo assistendo al passaggio dalla ricerca a soluzioni tecnologiche concrete per la fusione a confinamento magnetico e adesso, dopo i risultati che ci sono stati negli ultimi 5-6 anni negli Stati Uniti col confinamento inerziale, si sta cominciando a investire su quello magnetico con più decisione. Per una ricerca migliore sono necessari i finanziamenti dei vari Stati e coinvolgere maggiormente le aziende».