Phoenix: il laser a eccimeri che apre una nuova fase nella fusione privata

Xcimer Energy ha acceso il suo sistema laser Phoenix, che la startup californiana descrive come il più grande laser di proprietà privata al attualmente operativo. Il sistema utilizza amplificazione a eccimeri con fluoruro di kripton, la stessa tecnologia impiegata nella produzione di semiconduttori, ma su una scala significativamente superiore. A piena potenza genera oltre 1 kilojoule di energia, con un nucleo lungo 38 metri.

Il punto di partenza concettuale è il National Ignition Facility (NIF) del Lawrence Livermore National Laboratory, che nel dicembre 2022 aveva dimostrato per la prima volta che una reazione di fusione controllata può rilasciare più energia di quella necessaria ad avviarla. Quel risultato, storico dal punto di vista scientifico, ha aperto la strada a un nuovo ciclo di investimenti privati nella fusione nucleare: la domanda non è più se si può fare, ma se si può fare in modo economicamente sostenibile.

Come funziona il sistema e perché il laser conta così tanto

Il NIF punta 192 fasci laser su un bersaglio delle dimensioni di una gomma da matita. I laser colpiscono un involucro in oro che converte l’energia in raggi X, i quali a loro volta comprimono una piccola sfera di combustibile fino al punto in cui gli atomi si fondono rilasciando energia. È la fusione per confinamento inerziale: l’efficienza del processo dipende in modo critico dalla velocità e dall’uniformità della compressione.

L’approccio di Xcimer punta a semplificare e potenziare questa catena. Il progetto per una centrale a fusione prevede due laser capaci di emettere impulsi della durata di microsecondi. Questi impulsi vengono poi compressi temporalmente attraverso un sistema apposito, in modo da consegnare l’energia al bersaglio in nanosecondi. Più rapida è la compressione del combustibile, maggiore è la probabilità di innescare una reazione utile. Phoenix è il primo stadio di questo percorso: un banco di prova per la tecnologia di amplificazione, non ancora un sistema di ignizione.

Rispetto ai laser al neodimio usati dal NIF, questa tecnologia offre vantaggi in termini di uniformità dell’illuminazione e di scalabilità industriale, due requisiti fondamentali se si vuole costruire un impianto che funzioni in modo ripetibile e non solo in condizioni di laboratorio. Un percorso simile a quello intrapreso da IBM nel settore dei chip quantistici, dove la sfida non è dimostrare il principio ma costruire un’infrastruttura produttiva affidabile, come raccontavamo quando IBM ha annunciato la prima fonderia pure-play per chip quantistici.

La strada verso una centrale commerciale: tappe e ordini di grandezza

Il divario tra Phoenix e una centrale reale è considerevole. Il sistema attuale produce poco più di 1 kilojoule; una centrale commerciale richiederebbe, secondo le stime della stessa azienda, oltre 12 megajoule, ovvero circa 12.000 volte la potenza attuale. Non si tratta di un gap ingegneristico di poco conto.

Il piano di Xcimer si articola su tre fasi principali:

• Sviluppo e validazione del sistema Phoenix come prova di principio della tecnologia a eccimeri
• Completamento di un prototipo entro il 2028, con dimensioni e prestazioni intermedie
• Costruzione di un sistema in grado di produrre almeno tanta energia quanta ne consuma, per poi arrivare a una prima centrale commerciale nella metà degli anni 2030

La traiettoria è ambiziosa ma non dissimile da quella di altri player del settore. La differenza rispetto agli approcci tokamak come quello di ITER sta nella tipologia di confinamento: Xcimer punta sulla fusione per confinamento inerziale, che in teoria consente cicli di accensione più rapidi e una struttura dell’impianto più modulare. Il prezzo da pagare è la complessità del sistema laser, che deve essere abbastanza potente, abbastanza preciso e abbastanza durevole da funzionare in modo continuativo.

L’accensione di Phoenix non produce ancora elettricità e non dimostra l’ignizione del combustibile, ma stabilisce un punto di riferimento tecnico nel panorama della fusione privata. Ciò che conta, nel lungo periodo, è se la tecnologia a eccimeri dimostrerà di scalare fino alle potenze necessarie mantenendo costi gestibili. La risposta arriverà probabilmente entro il 2028, quando il prototipo intermedio dovrà portare dati concreti agli investitori e al settore.