La ricerca globale sulla fusione nucleare compie un importante passo in avanti nel monitoraggio diagnostico e nella sicurezza degli impianti. Un team internazionale di scienziati, a cui partecipa attivamente l'ENEA, ha testato con successo due tecnologie laser d'avanguardia presso il Joint European Torus (JET) nel Regno Unito, uno dei reattori sperimentali più grandi e significativi al mondo. Finanziate dal consorzio europeo EUROfusion, le campagne sperimentali hanno dimostrato la fattibilità del monitoraggio a distanza e in tempo reale dei materiali strutturali esposti al plasma. L'innovazione risiede nella capacità di localizzare e quantificare in situ il combustibile residuo, come il deuterio e il trizio, direttamente all'interno della camera da vuoto del tokamak, evitando le lunghe, costose e complesse operazioni di rimozione fisica dei componenti interni del reattore.

Durante le reazioni di fusione che avverranno nei futuri reattori commerciali e dimostrativi come ITER e DEMO, una frazione del combustibile gassoso non si fonderà ma tenderà a depositarsi e a rimanere intrappolata nelle pareti interne e nelle "mattonelle" della camera di contenimento. Per mappare queste deposizioni senza interrompere i flussi di lavoro industriali, i ricercatori hanno affiancato ed integrato due specifiche metodologie ottiche complementari. La prima è la tecnica LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy), un sistema che concentra un impulso laser ad altissima densità di potenza sulla superficie del componente da analizzare, provocando l'accensione di un micro-plasma locale. L'analisi dello spettro luminoso emesso da questa scintilla - una vera e propria impronta digitale ottica - permette di determinare la composizione chimica superficiale e profonda, verificando l'erosione dello strato protettivo e la rideposizione dei metalli volatili.

La seconda tecnologia validata sul campo è la spettrometria di massa LID-QMS (Laser Induced Desorption - Quadrupole Mass Spectrometer). Questo dispositivo utilizza il fascio laser non per distruggere la materia, ma per riscaldare la parete del reattore di alcune centinaia di gradi, innescando il fenomeno del desorbimento termico, un processo analogo all'evaporazione molecolare. Gli atomi rilasciati vengono immediatamente catturati da uno spettrometro di massa a quadrupolo che identifica i singoli elementi in base al loro peso atomico. La combinazione delle due tecniche consente così di quantificare con precisione assoluta il deuterio, il trizio e l'elio (il gas inerte prodotto come "cenere" dalla reazione di fusione) accumulati nei rivestimenti.

Il successo di questa sperimentazione coordinata definisce un nuovo protocollo di manutenzione predittiva per l'ingegneria nucleare, in grado di garantire l'efficienza termica e i più alti standard di radioprotezione. Accanto agli specialisti del Dipartimento Nucleare dell'ENEA del Centro Ricerche di Frascati, il progetto ha visto la convergenza delle principali eccellenze scientifiche europee. Tra i partner chiave figurano l'Istituto per la Scienza e Tecnologia dei Plasmi del Cnr (ISTP), il Forschungszentrum Jülich in Germania, il VTT Technical Research in Finlandia, la UKAEA britannica, l'Istituto polacco IPPLM e i dipartimenti di fisica nucleare delle Università di Comenius in Slovacchia, di Tartu in Estonia e della Lettonia, a testimonianza di una cooperazione comunitaria integrata a supporto della transizione energetica pulita.