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Fabbrica di materiali esotici Fabbrica di materiali esotici Per le future centrali a fusione nucleare ■ L Big Bang ha creato tre eleI menti: idrogeno, elio e un ■ pizzico di litio. Le stelle e le esplosioni delle supernove hanno sintetizzato gli 89 nuclei più pesanti. L'uomo, mescolando questi ingredienti, oggi crea materiali dalle proprietà sorprendenti. E talvolta li progetta e costruisce atomo per atomo, come se maneggiasse minuscoli mattoni. La ricerca sui nuovi materiali è un campo molto vasto, interdisciplinare (richiede fisici, chimici, ingegneri) e strategico per l'industria. Se ne occupano, in Italia, aziende private, dir, Università, Enea, Istituto nazionale di fisica dei materiali, Istituto nazionale di fisica nucleare. Tra gli attori di queste ricerche c'è anche il Centro materiali e biofisica medica, una costola dell'Istituto Trentino di Cultura. Il settore nuovi materiali ha sede a Povo, in un moderno edificio dove lavorano 300 ricercatori. Altri settori lavorano in fisica teorica, matematica, tecnologie avanzate, fisica degli stati aggregati. Nell'ambito dei nuovi materiali spicca un tema di ricerca d'avanguardia: lo sviluppo di una ricopertura capace di resistere alle eccezionali condizioni che si creeranno nei futuri reattori a fusione nucleare controllata. Ne parliamo con Maurizio Dapor, dell'Istituto trentino, e con Antonio Miotello, dell'Università di Trento. A sinistra, la sede dell'Istituto trentino di ricerca a Povo (Trento), dove si trova il Centro per i nuovi materiali. Sopra, ricercatori al lavoro La fusione nucleare controllata è al momento l'unica soluzione a lungo termine che si intravveda per il problema energetico. Consiste nel riprodurre in piccolo e con continuità le reazioni che avvengono in modo esplosivo nella bomba H: nuclei di idrogeno (o di suoi isotopi, deuterio e trizio) vengono trasformati in nuclei di elio. Nella reazione, una piccola parte di massa si converte in una enorme quantità di energia. Nella camera a confinamento magnetico in cui avvengono le reazioni le temperature raggiungono decine di milioni di gradi e si formano potenti flussi di neutroni. Finora nessun reattore a fusione ha funzionato per un tempo significativo e producendo più energia di quella che consu¬ ma. Si spera di arrivare al traguardo entro una quarantina di anni. «Ma anche se ci arrivassimo oggi - spiega Miotello - non avremmo ancora materiali in grado di resistere alle condizioni estreme che si creano in un reattore a fusione». Cruciale è la prima parete del reattore, a diretto contatto con idrogeno, trizio e neutroni. La struttura è di acciaio, un materiale in cui idrogeno e trizio alla lunga si infiltrano, indebolendolo. Occorre quindi depositare sull'acciaio uno strato sottile (un «film» dicono i tecnici) di un materiale capace di resistere. E' questa moderna pietra filosofale, che si sta cercando. Deve respingere l'idrogeno, aderire perfettamente all'acciaio, non produrre composti volatili che bloccherebbero la reazione di fusione, IfJIllllÉl essere in grado di rivestire in modo perfettamente uniforme superfici molto grandi con uno strato spesso pochi millesimi di millimetro. Si lavora, oggi, su ossidi di alluminio, nitruri e carburi di titanio. «Ci aiuta molto - dice Dapor - la simulazione al computer: conoscendo le proprietà atomiche dei materiali e le condizioni che ci saranno nei reattori, possiamo fare dei test virtuali». Altri nuovi materiali di grande interesse sono i «vetri intelligenti», le plastiche riciclabili o biodegradabili, i materiali ultraleggeri ma con prestazioni paragonabili a quelle dell'acciaio, i materiali biocompatibili. Quest'ultimo è un altro settore nel quale all'Istituto Trentino si lavora intensamente, specie per ciò che riguarda le protesi del¬ l'anca. Ogni anno si fanno in Italia 30 mila interventi sulle ossa. Il materiale più adatto per rimpiazzare le ossa è il titanio, ricoperto con nitruro di titanio. Ma è ancora difficile che le protesi attuali resistano più di dieci anni. Come nel caso dei reattori a fusione, c'è quindi ancora molto lavoro da fare. La competizione intemazionale è dura, ma l'Italia è ancora in buona posizione anche rispetto ai Paesi più agguerriti. Ciò che manca - dicono Miotello e Dapor - è la percezione a livello politico del valore strategico di queste tecnologie. I finanziamenti, quindi, non sono adeguati. E il rischio è di andar fuori gara, come è già successo nella microelettronica. Piero Bianucci