Partiamo dalla fine. Da poco meno di un anno fuori Pisa c’è una startup che dalla Francia si è portata dietro un’idea che potrebbe rivoluzionare il mondo dell’energia così come lo conosciamo: fare della fusione nucleare una fonte pulita, sicura e disponibile per tutti, sparigliando le carte dello scacchiere geopolitico mondiale.
Il nome della società è Renaissance Fusion, «prima iniziativa privata nel nostro Paese nell’ambito della fusione» spiega Diego Cammarano, ingegnere nucleare e ceo della filiale italiana del gruppo che ha sede a Grenoble e che conta 120 dipendenti. «In Italia esistono competenze scientifiche e tecnologiche di alto livello» afferma Cammarano motivando la scelta dello sbarco nel Belpaese della realtà fondata al di là delle Alpi dal fisico italiano Francesco Volpe nel 2020.
«Anche il mondo accademico esprime un talento significativo: fino a dieci anni fa chi si formava in ingegneria nucleare era spesso costretto a cercare prospettive all’estero, mentre oggi può contribuire qui al suo sviluppo e beneficiarne». Ultimo elemento, di certo quello politicamente più degno di nota, è che «sul piano governativo il vento sta cambiando: in Italia più che altrove si registra un’evoluzione non solo nelle politiche ma anche nella percezione dell’opinione pubblica sull’energia nucleare. Essere presenti in questa fase significa poter partecipare da vicino a un cambiamento strategico».
Cosa fa Renaissance Fusion
Ma cosa fa di preciso Renaissance Fusion? L’idea è quella di creare un reattore che sfrutti la fusione, processo che ricalca quanto avviene nel cuore delle stelle. Qui, grazie ad alte temperature e all’enorme densità del plasma, un atomo di deuterio e un atomo di trizio (due isotopi dell’idrogeno) si fondono, generando un nucleo di elio e un neutrone che porta con sè la maggior parte dell’energia prodotta.
La startup, esattamente come il grande esperimento internazionale Iter nel Sud della Francia, «sfrutta la fusione a confinamento magnetico, in cui campi magnetici estremamente intensi vengono utilizzati per contenere il plasma – un gas a temperature elevatissime costituito dagli isotopi dell’idrogeno deuterio e trizio – all’interno di una camera, dalla forma simile a una ciambella» spiega Cammarano. Qui si crea la reazione che genera i neutroni ad altissime velocità: «Come nella fissione andiamo a rallentarli per poi scaldare un fluido termovettore: questo calore può poi essere utilizzato per produrre vapore e azionare le turbine che generano elettricità. Come dico ai miei genitori: facciamo bollire l’acqua anche noi, ma in modo diverso».
Tornando alla differenza principale tra Iter e Renaissance Fusion, questa risiede nella scelta tecnologica. «Abbiamo optato per lo stellarator, strumento simile al tokamak (la tecnologia per confinare il plasma utilizzata per esempio a Iter ndr) ma che si differenzia per la configurazione, con una superficie apparentemente più “bitorzoluta” – evidenzia –. Questa maggiore complessità geometrica ha un impatto rilevante sulla fisica del plasma e sulle modalità operative della macchina».
Nel tokamak quindi il plasma è associato a un funzionamento impulsato, elemento che può generare alcune instabilità, le cosiddette disruption. Lo stellarator al contrario è progettato per favorire un funzionamento in steady state, cioè stabile e continuo, con la prospettiva di una produzione teoricamente prolungata nel tempo. «È una differenza sostanziale: mentre le fonti rinnovabili sono per loro natura intermittenti, una macchina capace di operare in modo continuo potrebbe offrire un profilo di produzione più regolare».
Superconduttori ad alta temperatura
Altra differenza fondamentale riguarda la scelta dei materiali per generare il campo magnetico necessario a contenere il plasma. «Stiamo studiando superconduttori che funzionano a una temperatura più alta (gli Hts, High temperature superconductors) rispetto a quelli di Iter, a -250 gradi centigradi rispetto ai -270 del progetto di ricerca – sottolinea l’ingegnere –. Può sembrare una differenza da poco ma in realtà dimezza costi e complessità del sistema criogenico».
E in questo ambito Renaissance Fusion, il suo ideatore Francesco Volpe e tutto il team della startup, stanno provando a fare qualcosa di mai visto prima. «I superconduttori ad alta temperatura oggi vengono prodotti dall’industria sotto forma di nastri larghi circa un centimetro, che devono poi essere impilati, assemblati in stack, inseriti in un cavo e dotati di una struttura meccanica e di sistemi di protezione prima di essere avvolti per formare una bobina magnetica: un processo complesso, articolato in molti passaggi – racconta Cammarano –. L’intuizione è stata ribaltare l’approccio: invece di partire da nastri così stretti, produrre superfici larghe anche un metro, veri e propri “tappeti” superconduttori da avvolgere direttamente attorno al reattore per creare il magnete sulla macchina stessa. Successivamente, con lavorazioni laser, si rimuove il materiale nelle zone in cui non serve. È un’innovazione radicale, che ci ha obbligati a partire da zero e a concepire macchine pensate appositamente per produrre questi nuovi materiali». Come a dire: se qualcosa non c’è sul mercato lo creiamo direttamente noi.
Finanziamento e tempi
Sul piano dei tempi, tema sempre molto delicato quando si parla di ricerca, l’orizzonte è di medio-lungo periodo. «L’obiettivo è arrivare tra il 2035 e il 2040 a un primo prototipo capace di provare la validità dell’approccio tecnologico» afferma il ceo.
Ovviamente nulla di tutto ciò si regge senza i soldi, necessari a finanziare il progetto soprattutto nella sua fase germinale. «Oggi, non essendoci ancora vendite legate al reattore, le risorse arrivano da sovvenzioni pubbliche, investitori che acquisiscono quote societarie e prestiti bancari» spiega Cammarano. La prospettiva però è costruire un percorso industriale che non dipenda esclusivamente da capitali esterni. Una volta sviluppato il reattore, l’azienda prevede di concentrarsi sulla parte più direttamente legata alla fusione: «Noi ci prenderemo carico del “bollitore”, mentre turbine, alternatori e gli altri sistemi di conversione dell’energia potranno essere realizzati da chi già possiede quelle competenze industriali».
Nel frattempo un possibile canale di ricavi può arrivare dai materiali superconduttori sviluppati per i magneti. Si tratta di tecnologie pensate per la fusione, ma con potenziali applicazioni in altri settori: dagli statori e dei rotori delle pale eoliche alle macchine per la risonanza magnetica in ambito medico, fino ai cavi per la trasmissione elettrica su lunga distanza.
Fusione e fissione
L’ultimo ragionamento di Cammarano guarda al nucleare nel suo complesso: «Le tecnologie di fusione e fissione di nuova generazione ci permettono di allargare il ventaglio di soluzioni energetiche decarbonizzate a nostra disposizione». Alla domanda su quali siano però i vantaggi della seconda sulla prima, il ceo di Renaissance Fusion Italia è sicurissimo. «La fusione presenta tre vantaggi principali – dichiara –. Il primo riguarda le scorie: non si producono rifiuti radioattivi a lunga vita paragonabili a quelli della fissione, ma materiali attivati con tempi di decadimento molto più contenuti, simili per ordine di grandezza a quelli gestiti in alcuni ambiti medici».
Il secondo vantaggio è legato alla sicurezza intrinseca del processo. «Nella fusione non esiste una reazione a catena – chiarisce –. In caso di interruzione o eventuale problema tecnico, il plasma si raffredda e la reazione si interrompe spontaneamente senza alcun rischio».
Infine il terzo vantaggio concerne il combustibile. «Il deuterio può essere estratto dall’acqua in modo relativamente semplice – sottolinea –. Il trizio invece può essere prodotto attraverso l’interazione tra i neutroni generati dalla fusione e il litio, elemento largamente diffuso in natura. Dal punto di vista geopolitico e dell’indipendenza energetica questo rappresenta un aspetto potenzialmente molto rilevante perché evita di creare una dipendenza da poche aree del mondo (si pensi all’uranio utilizzato per la fissione ndr)».
Ambizione
L’ambizioso percorso di Renaissance Fusion è ormai avviato, con tutte le sfide che un progetto di questa portata può comportare. La forte crescita negli anni, sia in termini di personale sia di risorse raccolte (oltre 60 milioni di euro di fondi pubblici e privati), è però confortante per l’azienda francese. Pardon, adesso più che mai italo-francese.
