Fusione nucleare

Disambiguazione – Se stai cercando l'incidente molto grave di fusione del nocciolo di un reattore nucleare, che non è un caso di fusione nucleare, vedi Meltdown nucleare.

In chimica nucleare e in fisica nucleare, la fusione nucleare è una reazione nucleare nella quale i nuclei di due o più atomi si fondono tra loro formando il nucleo di un elemento chimico più pesante.

Perché la fusione sia possibile i nuclei devono essere avvicinati tra loro, impiegando una grande quantità di energia chimica per oltrepassare la barriera di repulsione elettromagnetica. La fusione degli elementi fino ai numeri atomici 26 e 28 (ferro e nichel) è una reazione esotermica, cioè emette energia termica (o calore),^[2] poiché il nucleo prodotto dalla reazione ha massa minore della somma delle masse dei nuclei reagenti. Per i metalli di transizione con numeri atomici superiori al 28 la reazione invece è endotermica, cioè la quantità di energia termica assorbita è maggiore di quella rilasciata. Alcune reazioni (in primo luogo quelle con una soglia di energia più bassa, come la fusione di deuterio e trizio) determinano il rilascio di uno o più neutroni liberi; questo crea, nella prospettiva dello sfruttamento come fonte di energia, alcuni importanti problemi tecnologici legati alla attivazione neutronica e alla schermatura.

Un processo di fusione nucleare in natura, detto nucleosintesi stellare, ha luogo al centro delle stelle: si tratta di una serie di reazioni esotermiche in cui nuclei di idrogeno (principalmente deuterio e trizio) si fondono tra loro per formare gli isotopi dell'elio. Tale processo emette una notevole quantità di energia radiante e di calore, facendo risplendere le stelle nel buio del cosmo ed evitandone il collasso gravitazionale.

La fusione è stata per la prima volta prodotta artificialmente negli anni Cinquanta per amplificare la potenza di una bomba atomica: questo tipo di ordigni è stato chiamato bomba H. A partire dagli anni sessanta, sono stati eseguiti molti esperimenti per sfruttare l'energia prodotta dalla fusione, in primis per produrre energia elettrica. I reattori nucleari a fusione sono ancora in corso di progettazione e di costruzione; si crede che il lavoro verrà concluso intorno al 2060. Il giorno 13 dicembre 2022 il Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti ha annunciato la prima reazione di fusione nucleare che ha prodotto più energia di quella utilizzata.