Tecnologia LIBS: una rivoluzione nel monitoraggio dei reattori a fusione
La tecnica LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) sta trasformando radicalmente l’analisi delle superfici interne dei reattori a fusione. Utilizzata per la prima volta sul reattore JET,questa metodologia consente di verificare in tempo reale l’erosione e la deposizione dei materiali,offrendo informazioni preziose per il design e lo sviluppo di futuri impianti come ITER e DEMO.
Diagnostica in-situ: il nuovo standard
Un team di ricercatori europei ha sviluppato un sistema laser all’avanguardia capace di esaminare in maniera precisa la composizione chimica delle superfici interne del Joint European Torus (JET), uno dei laboratori più significativi nel campo della fusione. Grazie a questo approccio, le analisi vengono effettuate direttamente sul reattore senza la necessità di prelevare componenti esposti al plasma, garantendo così un monitoraggio continuo durante le operazioni.
- Collaborazione transnazionale: L’iniziativa ha riunito istituti di ricerca e università da diversi paesi europei, che hanno lavorato insieme per calibrare la tecnica e dimostrarne l’efficacia su scala industriale.
- Prospettive per il futuro: I dati ottenuti aprono la strada a innovative soluzioni di monitoraggio, indispensabili per elevare sicurezza ed efficienza nei nuovi reattori.
Come funziona la tecnologia LIBS
Il sistema si avvale di un braccio robotico dotato di un laser ad alta precisione, capace di colpire la superficie del reattore. L’impatto genera una micro-esplosione che vaporiza una piccola quantità di materiale, la quale produce un’emissione luminosa altamente informativa. Questa luce viene raccolta e analizzata da uno spettrometro,che crea una mappa dettagliata della composizione chimica delle pareti del reattore.
La particolarità della tecnologia LIBS risiede nella sua capacità di rilevare isotopi fondamentali come idrogeno, deuterio e trizio, componenti chiave nel processo di fusione nucleare. Installata nella camera a vuoto del JET, la tecnica ha permesso l’analisi di centinaia di punti critici, individuando variazioni nella composizione senza alterare la struttura di base.
Sfide e opportunità per reattori di nuova generazione
nei futuri impianti a fusione, come ITER e DEMO, l’erosione interna e la conseguente ridistribuzione dei materiali costituiscono sfide fondamentali. Il plasma, infatti, attacca le superfici, provocando degrado e trasferimento del materiale che può incidere sulla stabilità operativa. Il monitoraggio in tempo reale diventerà essenziale per:
- Preservare la solidità strutturale delle pareti del reattore.
- Evitare contaminazioni in grado di compromettere l’efficienza dell’impianto.
- Migliorare l’uso del combustibile nucleare, ottimizzando l’uso di deuterio e trizio.
I primi risultati registrati sul JET mostrano livelli di contaminazione da trizio contenuti, pur confermando la presenza di dinamiche erosive e depositive. Queste osservazioni, in linea con studi precedenti effettuati su altri prototipi, offrono solide basi per l’implementazione di sistemi integrati di monitoraggio nei prossimi reattori.
Innovazioni in corso e prospettive future
Il sistema sviluppato si inserisce in un percorso di ricerche continue sul monitoraggio dei reattori a fusione. Già sperimentato in impianti come il Frascati Tokamak Upgrade (FTU),il metodo ha dimostrato la sua validità,spingendo i ricercatori a perfezionarlo ulteriormente. L’analisi di nuovi dati promette di rendere questa tecnologia uno standard indispensabile per i controlli in-situ nelle future campagne operative.
Oltre a garantire maggiore sicurezza e migliori condizioni operative, l’adozione di strumenti di monitoraggio avanzato contribuirà a ridurre significativamente i costi di manutenzione, migliorando contestualmente l’efficienza degli impianti futuri. Con la continua evoluzione degli strumenti e l’integrazione di analisi dati in tempo reale, il settore si orienta verso una nuova era di energia pulita e sostenibile.