Lo sviluppo cinese della fusione nucleare

La fusione nucleare è il futuro dell’approvvigionamento energetico da fonti pulite rinnovabili.

Chris Qihan Zou – The Diplomat, 11 Giugno 2024.

Ad aprile 2024, la Cina ha pubblicato la bozza della sua legge modificata sull’energia atomica, quasi sette anni dopo l’inizio delle discussioni iniziali. La legge fungerà da documento guida per la regolamentazione dell’energia nucleare, inclusa la ricerca e lo sviluppo della nascente industria della fusione nucleare. L’anno scorso, il governo cinese ha incluso per la prima volta lo sviluppo della fusione nucleare nei suoi rapporti di lavoro governativi annuali. Zhang Jianhua, capo dell’amministrazione energetica cinese, ha anche chiesto di stabilire una “strategia lungimirante” per l’industria cinese della fusione nucleare.

La Cina non è la sola ad avere un crescente interesse per la fusione nucleare. Alla Conferenza delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (COP28) del 2023, l’ex inviato statunitense per il clima John Kerry ha presentato una nuova iniziativa di partenariato internazionale sulla fusione nucleare che coinvolge 35 paesi partner. Anche se i dettagli specifici della partnership devono ancora essere rivelati, questa iniziativa innovativa rappresenta la prima volta che la fusione nucleare, una volta considerata nel regno della fantascienza, è stata presentata come una soluzione climatica praticabile in una conferenza delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici. 

Negli ultimi anni, a livello globale si è sviluppata una raffica di leggi sulla fusione nucleare . Negli Stati Uniti, il Dipartimento dell’Energia ha definito un piano decennale  nel 2022, che include un’iniziativa che coordina tutto il lavoro correlato alla fusione in un unico programma per semplificare le attività di ricerca, sviluppo e dimostrazione (RD&D) sulla fusione. I dati dell’Agenzia Internazionale per l’Energia Atomica indicano che ci sono 96 progetti pilota sulla fusione nucleare in tutto il mondo, con altri 11 in costruzione e 29 pianificati. La maggior parte di essi è emersa negli ultimi due anni. 

La fusione nucleare controllata emula il processo che alimenta il sole, fondendo due nuclei atomici più leggeri in uno più pesante sotto pressione e calore estremi, rilasciando un’immensa energia. Questo processo è l’esatto opposto della fissione nucleare, che comporta la divisione di un nucleo in due nuclei più leggeri ed è il meccanismo di base per la generazione di energia nelle centrali nucleari. Come la fissione nucleare, la fusione nucleare è priva di emissioni, ma supera la fissione in un aspetto cruciale: non produce scorie radioattive a lungo termine. 

Utilizzando due isotopi di idrogeno più pesanti, abbondanti nell’acqua di mare, la fusione nucleare potrebbe fornire all’umanità una fonte di energia quasi inesauribile. Anche la resa energetica della fusione nucleare è incredibilmente alta: secondo l’ AIEA , la fusione potrebbe generare quattro volte più energia per unità di peso del combustibile rispetto alla fissione nucleare e quasi 4 milioni di volte più energia rispetto al petrolio o al carbone. Questi vantaggi rendono la fusione nucleare il celebre “Santo Graal” del progresso tecnologico del XXI secolo.

Fusione nucleare vs Fissione nucleare

Crisi climatica e geopolitica alimentano l’hype sulla fusione nucleare 

Il crescente entusiasmo per la fusione nucleare è guidato da due obiettivi: l’urgente necessità di individuare soluzioni energetiche sostanziali e a basse emissioni di carbonio per mitigare la crisi climatica e l’imperativo strategico di acquisire un vantaggio competitivo in un contesto di crescenti tensioni geopolitiche.

Negli ultimi anni, molti paesi hanno varato piani di decarbonizzazione che delineano un percorso verso l’azzeramento delle emissioni nette, che comporta una significativa decarbonizzazione della produzione di energia. Negli Stati Uniti, l’amministrazione Biden ha fissato l’obiettivo del 100% di elettricità pulita entro il 2035 e dello zero netto entro il 2050. Tuttavia, raggiungere questo obiettivo richiederebbe una revisione significativa delle infrastrutture di produzione di energia. 

L’“ Annual Energy Outlook 2023 ” della US Energy Information Administration prevede che gli Stati Uniti continueranno a fare affidamento in modo massiccio sul carbone e sul gas naturale per la produzione di energia fino al 2050. Queste proiezioni sollevano preoccupazioni sulla fattibilità di raggiungere emissioni nette pari a zero entro la metà del secolo. 

Alla luce di queste sfide, la National Academy of Sciences degli Stati Uniti ha suggerito che il paese dovrebbe avviare l’operazione del suo generatore di energia a fusione su larga scala intorno al 2035-2040 per raggiungere emissioni nette pari a zero nel settore energetico entro il 2050. Incorporando la fusione nucleare nel mix energetico, gli Stati Uniti potrebbero potenzialmente superare gli ostacoli posti dalla loro attuale dipendenza dai combustibili fossili e fare progressi significativi verso il raggiungimento di emissioni nette pari a zero nel settore energetico entro il 2050.

La Cina deve affrontare un’esigenza ancora più urgente di ridurre le emissioni nel suo mix energetico. L’impegno del paese di raggiungere zero emissioni nette entro il 2060 significa che deve eliminare o neutralizzare le emissioni dal suo settore energetico a carbone entro quella data. Nel 2023, il carbone rappresentava ancora oltre la metà del mix energetico cinese. Sebbene la Cina abbia compiuto notevoli progressi nell’installazione di capacità di energia rinnovabile con velocità e scala senza pari, la natura variabile dell’energia rinnovabile, come quella solare ed eolica, pone nuove sfide per le sue reti. La produzione di energia intermittente da energia solare ed eolica, che varia quotidianamente e stagionalmente a causa dei cambiamenti del meteo e della luce solare, richiede una maggiore flessibilità di mercato e sistemi di trasmissione a lunga distanza più adeguati. 

Se realizzata, la fusione nucleare produrrebbe energia in modo molto più costante ed efficiente rispetto a quella solare o eolica, pur rimanendo priva di emissioni. Essendo una tecnologia rivoluzionaria per l’energia pulita, la fusione nucleare potrebbe colmare il divario nello sforzo globale di decarbonizzare il settore energetico e aiutare paesi come la Cina a raggiungere i loro ambiziosi obiettivi climatici mentre affrontano le complessità della transizione dai combustibili fossili.

Oltre al suo potenziale ruolo nell’affrontare il cambiamento climatico, la fusione nucleare è un altro aspetto della competizione geopolitica con implicazioni di vasta portata per la lotta per il predominio in questo secolo. L’energia ha da tempo plasmato la politica internazionale, costruendo alleanze e alimentando rivalità. Gli ultimi anni hanno visto crescenti tensioni geopolitiche, come l’invasione russa dell’Ucraina, il conflitto Israele-Hamas e un potenziale confronto militare nello Stretto di Taiwan. Queste interruzioni sono vividi promemoria che una mancanza di autosufficienza energetica può lasciare i paesi vulnerabili ai capricci degli altri. Di conseguenza, i paesi cercano sempre più di rafforzare la propria indipendenza energetica e di ottenere un vantaggio tecnologico nello sviluppo di fonti energetiche di prossima generazione, e la fusione nucleare offre proprio tale opportunità. 

In quanto importatore netto di energia, la Cina ha cercato a lungo di frenare la propria dipendenza dal petrolio e dal gas aumentando la produzione di energia pulita. Il Paese è riuscito a costruire un settore manifatturiero competitivo in tutti i settori dell’energia pulita attraverso forti capacità di ricerca e sviluppo, abilità manifatturiera e un’efficace integrazione verticale della catena di approvvigionamento. Dichiarando che la fusione nucleare ha “importanza strategica per lo sviluppo economico e la difesa nazionale”, la Cina vede questo campo come la prossima frontiera per consolidare la leadership nelle tecnologie energetiche pulite e rafforzare la sicurezza energetica. 

Dal 2011, la Cina ha depositato più brevetti nelle catene di fornitura della tecnologia di fusione nucleare di qualsiasi altro paese, secondo Nikkei . Nel 2023, l’impianto di collaudo della fusione cinese ha stabilito un record mondiale per il tempo di funzionamento più lungo per un dispositivo di fusione a confinamento magnetico, un passo cruciale verso la manutenzione operativa. Prevede di costruire un reattore a fusione nucleare in modo indipendente come progetto dimostrativo e mira a commercializzare la fusione nucleare su larga scala entro il 2050. Nel frattempo, il paese sta riunendo un gruppo crescente di scienziati e ingegneri, con l’obiettivo di  formare 1.000 nuovi fisici della fusione  per supportare questo programma. 

La leadership sempre più prominente della Cina nelle catene di fornitura di tecnologia pulita ha accresciuto le preoccupazioni tra i paesi sviluppati, come dimostrato dalle nuove tornate di tariffe sulle esportazioni cinesi di veicoli elettrici. La spinta verso la fusione nucleare si sta verificando nel contesto dell’ultima ondata di politica industriale verde, poiché questi paesi stanno imparando dalle politiche del passato che hanno permesso alla Cina di diventare un leader nelle industrie strategiche delle tecnologie pulite. 

La fusione nucleare ha il potenziale per rivoluzionare l’intero settore energetico, combattere il cambiamento climatico e soddisfare la crescente domanda di energia in tutto il mondo. Il paese che riesce a controllare efficacemente il settore dell’energia nucleare può dominare il mercato attraverso una fonte di energia praticamente illimitata, pulita ed economica e possedere un enorme vantaggio di primo arrivato. Con la rapida transizione del settore energetico verso fonti di energia pulita, i paesi farebbero bene a rafforzare gli investimenti nella fusione nucleare in questa fase critica.

Anche se le opportunità abbondano, gli ostacoli tecnologici sono onnipresenti nel viaggio verso la commercializzazione della fusione nucleare. Una sfida comune che i ricercatori devono affrontare è lo sviluppo della fusione nucleare autosufficiente in un ambiente a temperatura estremamente elevata (oltre 100 milioni di gradi Celsius) per generare energia sufficiente per un guadagno energetico netto. Molte altre questioni critiche rimangono irrisolte, come il tempestivo rifornimento di carburante, i materiali in grado di resistere a temperature estreme e l’efficiente conversione dell’energia prodotta dalla fusione in elettricità.

La partnership pubblico-privato darà impulso alla svolta nella fusione nucleare?

In assenza di una chiara tabella di marcia per commercializzare la fusione nucleare, le iniziative guidate dal governo da sole potrebbero non essere sufficienti a catalizzare gli investimenti necessari. Questa opportunità ha invitato imprenditori ambiziosi desiderosi di lasciare la propria impronta nello sforzo dell’umanità di sfruttare l’energia del sole. 

Secondo i dati della Fusion Industry Association, dal 2018 le società private di fusione sono più che raddoppiate, arrivando a 43, comprese nove società fondate solo nel 2022. Alcune di queste iniziative sono sostenute da magnati del mondo degli affari come Jeff Bezos. Le aziende private possono emulare il modello SpaceX collaborando con enti governativi e adottando al tempo stesso un approccio commerciale più flessibile al mercato. Potrebbero essere in grado di fornire la spinta aggiuntiva necessaria per soddisfare i vasti requisiti di investimento della fusione nucleare, che altrimenti potrebbero essere troppo onerosi per la sola finanza pubblica.

Nonostante queste incertezze, il potenziale della fusione nucleare come fonte rivoluzionaria di energia pulita e leva geopolitica continua ad affascinare governi e investitori privati. Ma dobbiamo essere consapevoli che la fusione nucleare è ancora in una fase iniziale e non è in alcun modo vicina a diventare una soluzione praticabile per affrontare il cambiamento climatico. È essenziale non trascurare altre aree critiche dell’azione per il clima mentre si persegue lo sviluppo della tecnologia della fusione nucleare.

Link al sito: The Diplomat – China and the Race for Nuclear fusion