Fusione nucleare: ENEA sviluppa un innovativo sistema laser per monitorare i reattori

Un team di ricerca europeo, coordinato da ENEA, ha sviluppato un sistema laser che consente di analizzare la composizione chimica delle pareti interne del Joint European Torus (JET), uno dei più grandi reattori sperimentali a fusione nucleare. La tecnica utilizzata permette di effettuare misurazioni in tempo reale senza rimuovere i componenti esposti al plasma. L’attività...

Mar 6, 2025 - 16:51

Fusione nucleare: ENEA sviluppa un innovativo sistema laser per monitorare i reattori

Un team di ricerca europeo, coordinato da ENEA, ha sviluppato un sistema laser che consente di analizzare la composizione chimica delle pareti interne del Joint European Torus (JET), uno dei più grandi reattori sperimentali a fusione nucleare. La tecnica utilizzata permette di effettuare misurazioni in tempo reale senza rimuovere i componenti esposti al plasma.

L’attività è stata realizzata nell’ambito del Consorzio EUROfusion, con il coinvolgimento di diversi istituti di ricerca. Oltre a ENEA, hanno partecipato il Forschungszentrum Jülich (Germania), il VTT Technical Research (Finlandia), la UKAEA (Regno Unito), l’IPPLM di Varsavia (Polonia) e università come la Comenius University di Bratislava, l’Università di Tartu e l’Istituto di fisica dello stato solido dell’Università della Lettonia.

Il sistema LIBS per l’analisi delle pareti dei reattori a fusione

L’analisi è stata condotta utilizzando la tecnologia LIBS (Laser-Induced-Breakdown Spectroscopy), che consente di identificare la composizione dei materiali delle pareti del reattore. Questa tecnica permette di individuare anche la presenza di idrogeno, deuterio e trizio, gli isotopi utilizzati come combustibile nei reattori a fusione.

Il sistema, installato nella camera da vuoto del JET, ha analizzato centinaia di punti sulle pareti interne, dimostrando che la tecnologia è in grado di rilevare le variazioni nella composizione chimica dei materiali senza alterarne la struttura.

Funzionamento della tecnica LIBS

Il sistema LIBS è stato montato su un braccio robotico a controllo remoto del JET. Il laser colpisce la superficie del reattore, generando una micro-esplosione che vaporizza una piccola quantità di materiale. La luce emessa dagli atomi vaporizzati viene analizzata con uno spettrometro, che ne determina la composizione chimica.

Secondo Salvatore Almaviva, ricercatore del Dipartimento Nucleare dell’ENEA, il sistema LIBS potrebbe essere applicato anche ai reattori di nuova generazione:

Nei futuri dispositivi a fusione come ITER e DEMO, il plasma può erodere le pareti interne e depositare il materiale rimosso in altre aree del reattore. Le nostre analisi confermano la presenza di questi depositi, che includono anche il combustibile nucleare, come deuterio e trizio. Monitorare questi fenomeni sarà essenziale per garantire la sicurezza e l’efficienza operativa dei reattori a fusione.

Monitoraggio in-situ per i reattori di nuova generazione

Attualmente, l’analisi delle pareti dei reattori avviene in laboratorio dopo le campagne sperimentali. Nei reattori di nuova generazione sarà invece necessario un monitoraggio in-situ, che consenta di effettuare misurazioni senza rimuovere i componenti e senza interrompere le operazioni del reattore.

Oltre allo sviluppo del sistema, il team di ricerca sta analizzando i dati raccolti. I risultati preliminari indicano una scarsa contaminazione da trizio all’interno del JET, ma confermano i fenomeni di erosione e ri-deposizione dei materiali delle pareti.

La ricerca si inserisce in un percorso di studi già avviato in passato. Un primo prototipo basato sulla tecnologia LIBS è stato infatti testato sul reattore FTU (Frascati Tokamak Upgrade), operativo fino a pochi anni fa presso il centro ricerche di Frascati.

I risultati del progetto verranno presentati alla 20ª Conferenza Internazionale sui Materiali e Componenti per Applicazioni di Fusione, in programma a maggio 2025 in Slovenia.

Non vuoi perdere le nostre notizie?