Stellarator nel 2026: come i nuovi progetti delle bobine magnetiche potrebbero cambiare i reattori a fusione

Gli stellarator convivono da decenni con una particolare contraddizione. Dal punto di vista della fisica, offrono diverse caratteristiche utili per una futura centrale a fusione: possono confinare il plasma senza fare affidamento su una forte corrente che lo attraversa, sono naturalmente adatti al funzionamento prolungato e riducono il rischio di alcuni degli eventi distruttivi che rendono più complessa l’operatività dei tokamak. Il loro principale punto debole, tuttavia, è sempre stato legato più all’ingegneria che ai principi fisici di base. Per ottenere il campo magnetico accuratamente intrecciato richiesto da uno stellarator, tradizionalmente era necessario circondare il plasma con grandi bobine superconduttrici tridimensionali difficili da progettare, produrre e assemblare. Nel 2026 questo problema viene affrontato in modo diverso. Nuovi metodi di ottimizzazione, superconduttori ad alta temperatura e, in alcuni progetti, bobine magnetiche piatte o planari vengono sviluppati come parti di un unico sistema. Il risultato non è ancora un reattore a fusione commerciale, ma rappresenta un cambiamento importante nel modo in cui vengono progettati gli stellarator: invece di accettare la complessità magnetica come inevitabile, gli ingegneri stanno adattando sempre più il plasma e il sistema magnetico alle reali esigenze di produzione, manutenzione e funzionamento di una futura centrale elettrica.

Perché il design delle bobine magnetiche è diventato centrale nello sviluppo degli stellarator

Uno stellarator confina un plasma estremamente caldo all’interno di un campo magnetico che segue un percorso intrecciato intorno a una camera ad anello. L’obiettivo di base è simile a quello di un tokamak: mantenere il plasma lontano dalle pareti del reattore abbastanza a lungo, con temperatura e densità sufficientemente elevate, affinché possano verificarsi reazioni di fusione utili. La differenza principale riguarda il modo in cui viene creata la configurazione magnetica necessaria. Un tokamak ricava parte del proprio campo magnetico da una forte corrente elettrica che attraversa direttamente il plasma. Uno stellarator, invece, può generare il campo di confinamento principalmente attraverso magneti esterni. In questo modo viene eliminata la necessità di mantenere continuamente una grande corrente nel plasma e si riduce il rischio delle principali instabilità provocate dalla corrente che possono verificarsi nei tokamak. In teoria, questa caratteristica rende lo stellarator particolarmente interessante per una centrale progettata per funzionare in modo continuo anziché attraverso impulsi ripetuti. Il prezzo da pagare è che i magneti esterni devono riprodurre una geometria magnetica molto più complessa e con un’elevata precisione.

Wendelstein 7-X, situato a Greifswald in Germania, rimane l’esempio più evidente dei progressi compiuti con questo approccio. Il suo sistema di magneti superconduttori genera un campo magnetico dalla forma complessa intorno a una camera del plasma che appare molto diversa dalla più semplice geometria circolare associata a numerosi tokamak. Il dispositivo ha dimostrato che un simile campo può essere realizzato con precisione e che uno stellarator ottimizzato è in grado di confinare plasma ad alta temperatura a livelli che in passato erano considerati difficili da raggiungere con questa tipologia di macchina. Durante la campagna sperimentale del 2025, Wendelstein 7-X ha mantenuto per 43 secondi un valore record del triplo prodotto rilevante per la fusione durante un impulso prolungato. Un articolo sottoposto a revisione scientifica e pubblicato nel luglio 2026 ha inoltre riportato prestazioni paragonabili a quelle dei tokamak in condizioni stabili con un profilo di densità concentrato. Dopo un periodo di manutenzione, la ripresa delle attività sperimentali era prevista per settembre 2026, con l’obiettivo a lungo termine di dimostrare un funzionamento del plasma ad alte prestazioni per periodi molto più lunghi.

Questi risultati cambiano la natura della sfida ingegneristica. I ricercatori che lavorano sugli stellarator non devono più dimostrare soltanto che campi magnetici così complessi possono funzionare: Wendelstein 7-X ha fornito solide prove sperimentali del fatto che una configurazione ottimizzata può garantire un confinamento di elevata qualità. La questione è ora capire come trasformare questo risultato scientifico in una macchina che possa essere costruita in modo ragionevole più di una volta. Un reattore commerciale avrebbe bisogno di magneti producibili con tolleranze affidabili, facilmente ispezionabili, installabili, raffreddabili, riparabili e, quando necessario, sostituibili senza rendere impraticabile l’intera centrale. Il sistema deve inoltre lasciare spazio sufficiente alla schermatura neutronica, al blanket per la produzione di trizio in un reattore deuterio-trizio, agli impianti di riscaldamento, agli strumenti diagnostici e ai sistemi destinati alla rimozione del calore e delle particelle dal plasma. Il design delle bobine influenza quindi molto più delle sole prestazioni magnetiche: determina dimensioni, costi, manutenzione e persino le modalità di costruzione di quasi tutte le principali parti di uno stellarator.

Dai complessi magneti tridimensionali ai sistemi di bobine planari

Uno dei tentativi più chiari di semplificare il tradizionale sistema magnetico degli stellarator è rappresentato dall’approccio con bobine planari sviluppato da Thea Energy. Invece di richiedere che ogni magnete di modellazione segua un complesso percorso tridimensionale, il progetto della futura centrale Helios prevede due gruppi di magneti superconduttori piatti. Dodici grandi bobine avvolgenti forniscono il campo magnetico principale intorno alla macchina, mentre 324 bobine di modellazione più piccole dovrebbero modificare localmente quel campo. Ogni bobina di modellazione può essere controllata individualmente. Negli studi su Helios pubblicati nel 2026, queste bobine sono circolari, planari e progettate come componenti ripetibili, invece di essere costituite da centinaia di elementi tridimensionali tutti diversi tra loro. Il cambiamento fondamentale non consiste nel rendere semplice il campo magnetico: il plasma continua infatti ad avere bisogno di un campo tridimensionale accuratamente configurato. A cambiare è il punto in cui viene concentrata la complessità. Una parte maggiore viene trasferita dalla forma fisica dei magneti alla loro disposizione, al controllo elettrico e all’ottimizzazione computazionale.

Questo concetto ha raggiunto un’importante tappa hardware nel maggio 2026, quando Thea Energy ha comunicato di aver messo in funzione la sua prima bobina planare di modellazione a grandezza naturale conforme alle specifiche di Eos, utilizzandola alle condizioni previste di corrente e campo magnetico. Eos è lo stellarator integrato progettato dall’azienda per verificare questo approccio prima di procedere verso una centrale come Helios. Il risultato non dimostra ancora che Eos sia in grado di produrre un plasma da fusione né che Helios potrà generare elettricità, ma fornisce una prova fisica del fatto che uno dei componenti magnetici centrali può essere prodotto e utilizzato su una scala rilevante. Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha inoltre documentato nel settembre 2026 un progetto destinato a sviluppare ulteriormente il processo produttivo dei magneti planari, comprendente una linea pilota e la produzione prevista di un lotto di 100 magneti. Questo aspetto è importante perché un progetto basato su bobine ripetibili può offrire il vantaggio promesso soltanto se tali componenti possono realmente essere prodotti in serie con caratteristiche uniformi.

Le bobine planari potrebbero cambiare anche il modo in cui gli ingegneri affrontano gli errori di produzione. In uno stellarator convenzionale, un’imprecisione nella posizione o nella forma di una bobina tridimensionale specializzata può alterare il campo magnetico e risultare difficile da compensare dopo l’assemblaggio. Un grande insieme di bobine di modellazione alimentate in modo indipendente offre una possibilità diversa: piccole correzioni del campo possono essere effettuate elettricamente modificando la corrente di singole bobine. Questo non elimina la necessità di una costruzione precisa e non significa che le bobine piatte siano automaticamente meno costose. Centinaia di magneti superconduttori richiedono supporti, collegamenti elettrici, sistemi di raffreddamento, elettronica di potenza e dispositivi di protezione. Tuttavia, il compito ingegneristico diventa più simile alla produzione di una famiglia di componenti industriali ripetibili. Per la fusione, dove i costi di costruzione e la facilità di manutenzione potrebbero diventare importanti quanto le massime prestazioni del plasma, questo cambiamento potrebbe rivelarsi più significativo del semplice aumento dell’intensità del campo magnetico.

I superconduttori ad alta temperatura e una migliore ottimizzazione stanno cambiando i magneti

Il secondo grande sviluppo riguarda il crescente impiego dei materiali superconduttori ad alta temperatura, o HTS. Il nome può risultare fuorviante, perché questi conduttori continuano a funzionare a temperature criogeniche, ma possono operare a temperature superiori e, in condizioni adeguate, trasportare correnti molto elevate e sopportare campi magnetici più intensi rispetto a molti superconduttori convenzionali a bassa temperatura. Per chi progetta gli stellarator, magneti più potenti offrono diverse possibilità. Un reattore potrebbe essere reso più compatto, potrebbe essere lasciato più spazio tra il plasma e le bobine oppure la configurazione magnetica potrebbe essere modificata senza superare immediatamente i limiti del conduttore. Proxima Fusion sta utilizzando la tecnologia HTS nel suo Stellarator Model Coil, o SMC, che nel 2026 era in fase di produzione ed è destinato a verificare una grande bobina non planare per stellarator. L’azienda prevede di eseguire i test presso il centro CEA Saclay in Francia entro la fine del 2027, prima di applicare questa tecnologia al più grande programma Alpha.

Type One Energy sta seguendo una strada differente che combina comunque l’ottimizzazione degli stellarator con i magneti HTS. Il progetto Infinity One, sviluppato in Tennessee, dovrebbe utilizzare magneti non planari realizzati con superconduttori ad alta temperatura invece di sostituire le bobine tridimensionali con un insieme completamente planare. L’azienda indica il 2029 come anno previsto per la messa in servizio e l’avvio di Infinity One. Il dispositivo non è progettato come un reattore commerciale destinato alla produzione di elettricità, ma come prototipo per ridurre i rischi ingegneristici e acquisire esperienza nella produzione e nel funzionamento. Il successivo progetto Infinity Two viene invece sviluppato come una centrale a fusione da 400 MWe. Questi programmi mostrano perché nel 2026 non esiste ancora una risposta unica al problema delle bobine degli stellarator. Alcuni gruppi stanno cercando di semplificare radicalmente la geometria delle bobine, mentre altri mantengono magneti sagomati e li combinano con superconduttori più performanti, nuovi processi produttivi e sistemi di progettazione computazionale più avanzati.

Anche l’ottimizzazione computazionale sta progredendo rapidamente. Una bobina per stellarator non può essere progettata chiedendo semplicemente a un computer di ottenere il campo magnetico più preciso possibile. Una bobina matematicamente eccellente potrebbe avere curvature troppo strette per essere prodotta, entrare in collisione con altri componenti, subire forze meccaniche eccessive oppure non lasciare spazio sufficiente per gli interventi di manutenzione. Nell’agosto 2026, ricercatori del Max Planck Institute for Plasma Physics e di istituzioni statunitensi hanno pubblicato su Physical Review Letters e Physical Review E un nuovo approccio basato sul metodo del Lagrangiano aumentato per l’ottimizzazione delle bobine degli stellarator. Il metodo è stato dimostrato su cinque diverse configurazioni ed è stato sviluppato per trovare compromessi migliori tra precisione magnetica e vincoli pratici. Per chi non è specialista, il significato è semplice: gli ingegneri stanno migliorando la capacità di chiedere ai computer di progettare bobine che non siano soltanto efficaci nelle simulazioni, ma anche più vicine a forme e configurazioni realmente utilizzabili all’interno di un reattore.

Il software sta iniziando a progettare insieme magneti e reattore

In passato, lo sviluppo degli stellarator seguiva spesso una sequenza complessa. I fisici individuavano prima una forma del plasma capace di garantire buone proprietà di confinamento, mentre agli ingegneri spettava successivamente il compito di realizzare magneti in grado di generarla. Se le bobine risultanti erano troppo complesse, troppo vicine tra loro o soggette a forze eccessive, il progetto richiedeva ripetute modifiche. Gli approcci più recenti tendono invece a combinare queste fasi. Il lavoro di progettazione di Helios del 2026, ad esempio, utilizza metodi di ottimizzazione in un unico passaggio che considerano contemporaneamente l’equilibrio del plasma e il sistema di bobine planari. L’obiettivo è evitare situazioni in cui una configurazione del plasma particolarmente promettente possa essere realizzata soltanto attraverso hardware poco pratico. Idee simili stanno comparendo in numerose ricerche sugli stellarator, dove la curvatura delle bobine, la distanza dal plasma, la qualità del campo magnetico e lo spazio necessario agli elementi ingegneristici vengono sempre più trattati come requisiti interconnessi fin dall’inizio, anziché come problemi separati da risolvere uno dopo l’altro.

Anche le strutture che sostengono i magneti stanno diventando parte integrante del processo di ottimizzazione. Le potenti bobine superconduttrici sono sottoposte a enormi forze elettromagnetiche e l’aumento dell’intensità del campo può rendere i loro supporti meccanici difficili da progettare quanto i conduttori stessi. Uno studio del 2026 relativo alla struttura di supporto di un magnete per stellarator da 10 tesla ha utilizzato l’ottimizzazione topologica per ridurre la massa strutturale calcolata da circa 11,3 tonnellate a circa 1,2 tonnellate, mantenendo il modello entro i limiti meccanici previsti. Il risultato riguarda uno specifico studio progettuale e non significa che la massa dei supporti di qualsiasi stellarator possa essere ridotta nella stessa proporzione. Dimostra però un aspetto importante: le prestazioni di un magnete non possono essere considerate separatamente dall’acciaio o dagli altri materiali strutturali necessari per mantenerlo nella posizione corretta. I futuri progetti devono quindi ottimizzare sempre più il conduttore, i supporti e la geometria magnetica come parti di un unico sistema.

Questo aspetto è particolarmente importante per i materiali HTS, perché campi magnetici molto intensi introducono limiti pratici che nessun modello informatico può eliminare. Il nastro superconduttore deve essere protetto da deformazioni eccessive. Le giunzioni tra i conduttori devono trasportare correnti elevate in modo affidabile. I sistemi di raffreddamento devono eliminare il calore e i magneti devono resistere alle condizioni anomale in cui una parte del superconduttore perde il proprio stato superconduttivo, un processo comunemente chiamato quench. In un reattore destinato alla produzione di energia, le bobine dovrebbero inoltre funzionare per anni vicino ad apparecchiature esposte a neutroni ad alta energia. Una maggiore intensità del campo magnetico è quindi utile soltanto se l’intero sistema di magneti rimane affidabile. I progetti più credibili del 2026 tengono sempre più conto di questa realtà, integrando analisi strutturale, raffreddamento, protezione elettrica, accesso per la manutenzione e producibilità già nelle fasi iniziali, invece di presentare la sola intensità del campo magnetico come misura principale del progresso.

Come bobine più semplici potrebbero cambiare l’economia e il funzionamento dei reattori a fusione

Se i nuovi approcci magnetici avranno successo, il loro effetto principale potrebbe riguardare la costruzione più che la reazione di fusione in sé. La reazione fisica non diventa più semplice soltanto perché una bobina è piatta o perché un algoritmo di ottimizzazione è migliore. Deuterio e trizio devono comunque essere riscaldati a temperature estreme, la loro energia deve essere confinata e il reattore deve gestire intensi carichi termici e neutronici. A cambiare è la macchina che circonda il plasma. Un reattore assemblato con moduli magnetici ripetibili potrebbe fare maggiore affidamento sulla produzione industriale, su controlli di qualità standardizzati e su procedure di sostituzione programmate. Ridurre il numero di componenti altamente specializzati renderebbe inoltre più semplice creare ulteriore capacità produttiva. Questa distinzione è importante perché un dispositivo sperimentale può permettersi componenti realizzati su misura e lunghi tempi di assemblaggio in una misura che non sarebbe sostenibile per una serie di centrali destinate alla produzione di elettricità.

Gli attuali studi sulle future centrali mostrano quanto direttamente le scelte relative ai magneti influenzino tutto il resto del progetto. Gli studi preconcettuali di Helios pubblicati nel 2026 descrivono una macchina con un raggio maggiore di circa otto metri, un campo magnetico di sei tesla sull’asse del plasma e un sistema elettrico progettato per fornire circa 390 MWe netti a partire da circa 1,1 GW di potenza termica. Il progetto Infinity Two di Type One Energy punta invece a 400 MWe. Questi valori sono dati di progetto e non risultati di produzione elettrica effettivamente misurati: nel 2026 nessuna delle due centrali esiste come impianto a fusione operativo. La loro importanza risiede nel fatto che lo sviluppo degli stellarator è andato oltre i calcoli isolati sul confinamento del plasma. I progettisti stanno ora cercando di integrare magneti, sistemi per la gestione del calore, materiali strutturali, alimentazione elettrica, spazio per la manutenzione e apparecchiature per la generazione di elettricità all’interno di progetti complessivi coerenti. La geometria delle bobine può determinare direttamente se esiste spazio sufficiente per molti di questi sistemi.

I sistemi di bobine regolabili potrebbero offrire anche un vantaggio operativo. La configurazione magnetica di uno stellarator è determinata in gran parte dai magneti esterni, quindi un sistema composto da numerose bobine controllate individualmente potrebbe offrire ulteriori possibilità per correggere piccoli errori di costruzione o regolare il campo tra diverse modalità operative. Questo potrebbe rendere la fase di messa in servizio meno dipendente dal raggiungimento di un’unica geometria perfetta durante l’assemblaggio. Potrebbe inoltre consentire agli ingegneri di reagire alle variazioni osservate durante il funzionamento. Esistono comunque dei limiti: la regolazione della corrente non può correggere ogni errore strutturale e centinaia di bobine controllate aggiungono apparecchiature elettriche e potenziali punti di guasto. Nonostante ciò, la possibilità di combinare precisione costruttiva e correzione magnetica attiva rappresenta una filosofia progettuale diversa rispetto all’approccio in cui ogni magnete viene trattato come un componente sagomato e immutabile, la cui geometria deve da sola produrre il campo finale.

Cosa deve ancora accadere prima che le nuove bobine per stellarator possano essere considerate una svolta

Il prossimo banco di prova è rappresentato dall’hardware su scale sempre maggiori. Thea Energy ha dimostrato una bobina di modellazione Eos a grandezza naturale, ma Eos deve ancora dimostrare come un grande insieme di questi magneti possa funzionare come sistema integrato all’interno di uno stellarator. Proxima Fusion sta producendo il proprio Stellarator Model Coil e prevede di utilizzare i risultati per ridurre i rischi prima della costruzione di Alpha, lo stellarator dimostrativo proposto per i primi anni del decennio 2030. Type One Energy sta invece procedendo verso il prototipo Infinity One, la cui messa in servizio è attualmente prevista per il 2029. Parallelamente, Wendelstein 7-X continua a fornire la base sperimentale di fisica con cui confrontare i progetti più recenti. Le campagne del 2026 sono particolarmente importanti perché gli stellarator giustificano, in ultima analisi, la loro complessità ingegneristica attraverso la promessa di un funzionamento stabile e prolungato. Un nuovo concetto magnetico diventa realmente significativo soltanto se riesce a conservare questo vantaggio senza semplificare la costruzione a scapito delle prestazioni del plasma.

Restano aperte anche diverse questioni a livello di reattore. I magneti devono funzionare in modo affidabile accanto a un plasma deuterio-trizio capace di produrre neutroni; i componenti rivolti verso il plasma devono sopportare carichi termici estremi; i sistemi di scarico devono rimuovere elio e impurità; e un reattore commerciale dovrebbe disporre di un metodo pratico per produrre e gestire il trizio. La manutenzione deve inoltre essere possibile anche dopo che alcuni componenti sono diventati radioattivi a causa dell’esposizione ai neutroni. Il sistema magnetico deve funzionare per lunghi periodi senza che alimentatori, apparecchiature criogeniche o giunzioni elettriche diventino fonti inaccettabili di fermo macchina. La semplificazione delle bobine può rendere più facili alcuni di questi compiti, creando maggiore spazio o migliorando l’accessibilità, ma non può risolverli autonomamente. Per questo motivo è necessario distinguere le dichiarazioni riguardanti le future centrali stellarator dai risultati effettivamente misurati. Il successo di un test su una bobina rappresenta una prova importante per un singolo sottosistema, non la dimostrazione che una centrale a fusione completa sia pronta.

Nel 2026, l’argomento più convincente a favore degli stellarator non si basa più su un singolo risultato eccezionale. Deriva piuttosto da diversi sviluppi che stanno iniziando a rafforzarsi reciprocamente: Wendelstein 7-X ha consolidato le prove sperimentali sulla capacità degli stellarator ottimizzati di confinare efficacemente il plasma; la tecnologia HTS offre magneti più potenti e potenzialmente più compatti; la ricerca sulle bobine planari sta verificando se sia possibile ottenere campi magnetici complessi attraverso hardware più semplice; e i moderni sistemi di ottimizzazione stanno avvicinando sempre più fisica del plasma, geometria dei magneti e requisiti ingegneristici. Nulla di tutto questo garantisce che uno stellarator diventi il primo reattore a fusione commercialmente riuscito e, oggi, nessuna centrale stellarator produce elettricità netta. Ciò che è cambiato è la natura dell’ostacolo. Il complesso sistema di bobine, un tempo considerato uno svantaggio inevitabile, è diventato un importante campo di innovazione ingegneristica. Se questi nuovi progetti supereranno con successo i test su macchine complete, il funzionamento prolungato e le reali esigenze di manutenzione, lo sviluppo delle bobine magnetiche potrebbe diventare una delle tecnologie capaci di trasformare lo stellarator da impressionante esperimento scientifico a progetto credibile per una futura centrale elettrica.