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GUIDA ALLA COMPRENSIONE DELLA FUSIONE FREDDA
1) IL GERGO DELLA FUSIONE FREDDA: LE "LENR" E LE "TRASMUTAZIONI"
Nel gergo scientifico le reazioni che, attraverso un meccanismo sconosciuto, realizzano un processo di reazione nucleare "fredda" (per distinguerla da quella "calda" che avviene nelle stelle a temperature e pressioni assai elevate) sono oggi chiamate - anche per evitare la connotazione negativa a lungo associata con il nome originale - "Reazioni Nucleari a Bassa Energia" (Low Energy Nuclear Reactions, o LENR), oppure "Reazioni Nucleari Assistite Chimicamente" (CANR). Un altro termine spesso usato per descrivere il processo che si verifica negli esperimenti ormai chiamati di "fusione fredda" da media e grande pubblico è trasmutazione: una trasmutazione nucleare è la conversione di un elemento chimico o di un isotopo in un altro, e ciò si verifica o attraverso reazioni nucleari (in cui una particella esterna reagisce con un nucleo) o attraverso un decadimento radioattivo (nel quale non è necessaria la particella esterna). Trasmutazioni naturali attraverso reazioni nucleari sono prodotte, ad es., dai raggi cosmici.
| Tipo di reazione | Innescata da | Reazioni controllate | Reazioni a catena |
| Chimica | Fiamma | Combustione | Esplosioni |
| Fissione | Neutroni lenti | Nei reattori nucleari | Bombe atomiche |
| Fusione | Plasmi molto caldi | Nei Tokamak | Bombe a idrogeno |
| LENR | Non si sa bene | Evidenti (E-Cat) | Sconosciute |
Schema dei vari tipi di reazioni possibili in natura e confronto fra loro su alcuni aspetti importanti.
Illustrazione della struttura di un atomo (a sinistra) e del suo nucleo atomico (a destra).
Illustrazione della struttura di un atomo (a sinistra) e del suo nucleo atomico (a destra).
2) I TIPICI "INGREDIENTI" PER UN ESPERIMENTO DI FUSIONE FREDDA
Un esperimento di fusione fredda normalmente include: (1) un metallo - come ad es. il palladio o il nichel - in solido, in superfici sottili o in polvere; (2) un proiettile: deuterio o idrogeno, in forma di acqua, gas o plasma; (3) un'eccitazione fornita sotto forma di elettricità, magnetismo, temperatura, pressione, fascio laser, onde acustiche, etc. La reazione può avvenire in una cella elettrolitica - come negli esperimenti alla Fleischmann e Pons con palladio e deuterio - oppure "a secco", come negli esperimenti con nichel e idrogeno alla Focardi-(Piantelli)-Rossi. Il setup base "storico" di una cella elettrolitica per la fusione fredda consiste di due elettrodi immersi in una soluzione di palladio e acqua pesante (deuterio). Gli elettrodi sono collegati a una sorgente di elettricità che trasmette una corrente da un elettrodo all'altro attraverso la soluzione. La cella elettrolitica può essere "aperta", permettendo ai gas prodotti di lasciare la cella, o "chiusa", con l'idea di riutilizzare i prodotti per realizzare un ciclo chiuso e stazionario.
Una foto di dettaglio del possibile "setup" di un moderno esperimento sulla fusione fredda.
3) IL "CARICAMENTO" E LA SOGLIA DI CONCENTRAZIONE
Tutti gli esperimenti di fusione fredda hanno in comune il fatto che, perché le relative reazioni si inneschino, occorre - come condizione necessaria - che il "combustibile" coinvolto (deuterio nel caso in cui si usi il palladio come metallo, idrogeno monoatomico nel caso si utilizzi il nichel) raggiunga una determinata soglia di concentrazione all'interno del reticolo cristallino del metallo, al di sotto della quale non si verifica alcun fenomeno. In pratica, la fusione fredda può avvenire solo all'interno della materia condensata e, ed es., nei reattori a Pd-D il deuterio deve arrivare ad avere un rapporto stechiometrico 1:1 nella matrice del palladio. Il processo che permette di far raggiungere tale densità critica è detto caricamento, il quale, se non è ottimizzato (ricercando sperimentalmente o mutuando dalle altrui precedenti esperienze) le opportune condizioni chimico-fisiche e geometriche di contorno, può richiedere anche settimane - il cosiddetto "tempo di caricamento" - perché parta, eventualmente, una qualche reazione.
Gli atomi del palladio, organizzati in una struttura regolare come in un cristallo: in tale matrice va "caricato" il deuterio.
4) LA VALUTAZIONE DELL'ENERGIA PRODOTTA: I KWH "ELETTRICI" E "TERMICI"
Capire se un reattore sta producendo "energia in eccesso" rispetto a quella ad esso fornita richiede attenzione, perché quest'ultima si misura in kWh elettrici, mentre l'energia prodotta dal reattore si misura in kWh termici. Quando per innescare la fusione fredda fornisco a un reattore, ad es., 1 kWh elettrico che viene trasformato in calore con una resistenza (cioè per effetto Joule, come in uno scaldabagno), l'efficienza di conversione è intorno al 90%, per cui fornisco al sistema 0,9 kWh termici. Ma 1 kWh termico non equivale a 1 kWh elettrico, poiché occorre tener conto dell'efficienza della conversione del calore in elettricità, che dipende dalla temperatura e dalla tecnologia usata, ma è compresa fra il 10% e il 50% (per cui 1 kWht = 0,5 kWhe, al più), anche se usando la macchina come un cogeneratore - è possibile sfruttare pure gran parte del calore residuo, ad es. per riscaldare. Dunque, se il reattore produce un'energia termica (kWht) pari a 2 volte quella elettrica fornita dall'esterno (kWhe), vado "in pari".
Si può produrre energia soltanto se la massa dei reagenti è maggiore di quella dei prodotti.
5) LA SPIEGAZIONE ATTRAVERSO UNA TEORIA FISICA
Sebbene sia stata ormai da tempo accertata e dimostrata la natura nucleare dei processi osservati negli esperimenti di fusione fredda, tuttavia non esiste ancora una comprensione teorica comunemente e completamente accettata. Una teoria fisica che spiegherebbe le reazioni di fusione fredda Palladio-Deuterio è stata formulata dal brillante fisico teorico (e due volte candidato al Premio Nobel) Giuliano Preparata, dell'Università di Milano. Essa affronta il problema della fusione fredda da un'ottica completamente nuova, mutuata dal campo della Elettrodinamica Quantistica Coerente (CQED), di cui è stato uno dei massimi esperti al mondo (muore infatti, prematuramente, nel 2000). Non esiste ancora, invece, una teoria per la fusione Nichel-Idrogeno, anche se nel 2010 il fisico Francesco Piantelli - già collaboratore di Focardi a Siena - ha fatto sapere, tramite portavoce, di avere una descrizione teorica del fenomeno
basata su una fisica più classica, e di cui si attende quindi la pubblicazione o diffusione ufficiale.
