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La “fusione a doppi cristalli” potrebbe aprire la strada verso generatori portatili
Di Jason Gorss - gorssj@rpi.edu
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Tradotto da Stefano Pravato per www.disinformazione.it

Troy, New York — I ricercatori dell'Istituto Politecnico di Rensselaer hanno messo a punto un acceleratore da tavolo che genera una fusione nucleare a temperatura ambiente, confermando i risultati di un esperimento in precedenza condotto presso l'Università di California, Los Angeles (UCLA), e apportando allo stesso tempo sostanziali miglioramenti al progetto originale.
Una visuale interna della camera vuoto che ospita il dispositivo per la fusione. Si vedono i due cristalli piroelettrici che generano un potente campo elettrico sottoposti a variazione termica.

Foto di Yaron Danon (Rensselaer)

Il dispositivo, che fa uso di due cristalli contrapposti per generare un potente campo elettrico, virtualmente potrebbe portare a un generatore di neutroni portatile, alimentato a batteria, adatto per svariati usi, a cominciare dalle analisi non distruttive, fino alla rilevazione di esplosivi e alla scansione dei bagagli negli aeroporti. I nuovi risultati sono descritti nel numero del 10 febbraio della rivista Physical Review Letters.

“Il nostro studio mostra che ‘la fusione a cristalli’ è una tecnologia matura dotata di notevole potenziale commerciale,” afferma Yaron Danon, professore associato di ingegneria meccanica, aerospaziale e nucleare a Rensselaer. “Questo nuovo dispositivo è più semplice e costa meno della versione precedente, e potenzialmente può produrre anche più neutroni.” 
L'apparecchio è essenzialmente un acceleratore di particelle da tavolo. Il suo nucleo è costituito da due cristalli piroelettrici contrapposti che, qualora riscaldati o raffreddati, generano un potente campo elettrico. Il congegno è immerso nel deuterio, un gas parente dell'idrogeno, solo più massivo avendo il nucleo con un neutrone in più. Il campo elettrico strappa elettroni dagli atomi di gas, e accelera i risultanti ioni di deuterio verso un bersaglio di deuterio posto su uno dei cristalli. Quando le particelle penetrano il bersaglio, vengono emessi neutroni, ed è questo l'indizio che è avvenuta la fusione nucleare, come spiegato da Danon.

Un gruppo di ricercatori, guidato da Seth Putterman, professore di fisica all'UCLA, aveva presentato un apparecchio simile nel 2005, ma quello nuovo si differenzia per due importanti caratteristiche: “Il nostro apparecchio usa due cristalli invece di uno solo, il che raddoppia il potenziale per l'accelerazione”, afferma Jeffrey Geuther, studente di ingegneria nucleare a Rensselaer e primo nome tra gli autori della pubblicazione. “E il nostro allestimento non necessita del raffreddamento dei cristalli fino a temperature criogeniche, un passo importante verso la riduzione sia della complessità che dei costi dell'attrezzatura”.

Anche il nuovo studio ha confermato la fisica di base sottostante l'esperimento originale. Ciò fa ipotizzare che i cristalli piroelettrici costituiscano realmente una strada percorribile per ottenere la fusione nucleare, e che le applicazioni commerciali potrebbero essere più vicine di quanto si reputasse inizialmente, come asserisce Danon.
“La fusione nucleare è già stata esplorata quale potenziale fonte energetica, ma per adesso non la stiamo considerando sotto questo aspetto”, dice Danon. La più immediata applicazione può piuttosto arrivare sotto forma di un generatore di neutroni portatile, alimentato a batterie. Un apparecchio del genere potrebbe essere usato per scovare esplosivi o per controllare i bagagli agli aeroporti, e potrebbe anche divenire un dispositivo di rilievo per una vasta gamma di esperimenti di laboratorio.

Secondo Danon, il concetto di base potrebbe condurre anche a un generatore portatile di raggi-x. E dice: “Nel mercato è già presente un prodotto piroelettrico a raggi-x, ma non produce abbastanza energia per raggiungere i 50.000 electron volt che sono necessari per ottenere immagini di uso medico (medical imaging). Il nostro apparecchio può arrivare a produrre circa 200.000 electron volt, che oltre a soddisfare quel requisito potrebbero anche essere sufficienti per penetrare nell'acciaio per diversi millimetri”.
Per il futuro meno immediato, Danon prevede una serie di altre applicazioni mediche dei cristalli piroelettrici, incluso un'apparecchio indossabile e sicuro adatto per il trattamento continuo richiesto nella cura dei tumori.

 
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