IL PROGETTO ITER E LE SUE PROSPETTIVE SCIENTIFICHE

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1 IL PROGETTO ITER E LE SUE PROSPETTIVE SCIENTIFICHE A l d o P i z z u to, E N EA - D i r e tto r e D i p a r t i m e n to F u s i o n e e Te c n o l o g i e p e r L a Sicurezza N u c l e a r e To r i n o 1 6 n o vembre

2 La Fusione è la reazione: all origine dell Universo che alimenta il sole e tutte le altre stelle sicura, inesauribile e sostenibile per l ambiente Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 2

3 La Fusione: energia economica e durevole ABBONDANTE EFFICIENTE E DUREVOLE SICURA E SOSTENIBILE 800 litri di crosta terrestre 100 g di Li, 7,5 g di 6 Li 100 litri di acqua 2,5 g di D Producono : kwhth Equivalente a: 50 t di olio con emissione di combustibile 150 t di CO 2 Energia elettrica consumata da una cittadina di 2500 abitanti in un anno No MELTING DOWN No CO 2 Cenere: ELIO No scorie Materiali riutilizzabili in 100 anni Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 3

4 Combustibile: deuterio, litio - Prodotto finale: elio Deuterio : 1 g in 39 litri di acqua Litio : molto abbondante nelle rocce, oceani, acque minerali D + T 4 He + n Trizio: prodotto in ciclo chiuso nel reattore n + 6 Li 4 He + T Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 4

5 Bn TOE La Fusione è strategica a livello mondiale perché fonte sostenibile ideale Projected Share of Renewables on Total Power Generation Billion Tons of Oil Equivalent, Total inputs to Power Generation Total Renewables Production +45% 2 12% 14% 1 8% 1% 5% Source: BP Energy Outlook 2035 (2014) La Fusione Sorgente ideale di Energia I consumi elettrici costituiscono almeno il 50% della domanda di energia Le Rinnovabii sono intrinsecamente limitate da: Possibilità di regolare la potenza a seconda del fabbisogno (storage) Prossimità dove l energia è richiesta (trasporto) Economicità legata a sovvenzioni Imperativo utilizzare fonti alternative e sostenibili carbon free La Fusione può essere la risposta Combustibile abbondante (mare, crosta terrestre) Zero emissioni, cenere Elio. Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 5

6 La Fusione: grande sfida scientifica, tecnologica, industriale Schema Confinamento Magnetico (T 10 20keV; 1keV 10 7 K) Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 6

7 n t T i [10 20 KeV m -3 s] Gli esperimenti attuali e quelli previsti DTT Temperature [KeV] at Ti ~Te ITER JET (DT) JET JT-60U JT-60SA Tore Supra AUG EAST KSTAR D III-D FTU C-Mod TEXTOR HL-2a TCV SST-1 HT-7 NSTX COMPASS MAST DTT ST CTF Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 8

8 La Fusione: il programma che integra capacità e promuove il coordinamento tra Ricerca Industria Formazione INTEGRAZIONE TRA GLI STAKEHOLDERS Il sistema fusione Ricerca di Fisica Tecnologia Ingegneria 4 Conoscenza Know how integrazione Cooperazione con l Industria Grazie a questa collaborazione l industria italian ha acquisito contratti per 1000 M Trasferimento di Know How Programmi congiunti di R&S Innovazione del prodotto 5 Formazione & Training PhD, Master, Tesi Programmi congiunti di R&S con Università INTEGRAZIONE: DAL CONCETTO AL PRODOTTO ATTRAVERSO R&S E DIMOSTRATORI Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 9

9 LA FUSIONE: una storia di successo Prof. Donato Palumbo L inizio del programma: una grande intuizione Experimental Physics Grazie all intuizione e lungimiranza del Prof. D. Palumbo nasce il programma fusione Euratom che rimpegnerà tutti I Paesi dell Unione europea e la Svizzera L Italia ne è subito parte con l ENEA e successivamente con CNR, Consorzio RFX, Consorzio CREATE e le più pretigiose Università JET ITER Progressi scientifici Dai primi studi sui Plasmi alle conoscenze integrate che fanno della fusione una concreta opzione per una fonte di energia sicura inesauribile e rispettosa dell ambiente Opportunità per le imprese La realizzazione di esperienti come JET, FT e FTU, Asdex, Tore Supra, W-7X e il programma tecnologico di ITER, una grande opporotunità per l industria: sviluppare know-how sulla fusione. Oggi oltre 500 industrie tra cui molte PMI seguono con interesse questo settore una comunità scientifica di eccellenza La fusione ha attratto risorse tra le migliori. La collaborazione tra ricerca-indutria-università per la formazione e il training ne ha sancito l eccellenza. Oggi oltre oltre 2000 in Europa gli scienziati e I tecnici imegnati nel programma. Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 10

10 la fusione in in Italia ed Europa La ricerca, destinata alla realizzazione dell energia da fusione, fa oggi parte del programma Horizon 2020 EURATOM, attuato da EUROfusion. ENEA è il coordinatore del contributo italiano che vede impegnati: CNR Milano PolitoTorino PoliMi CRFX Padova Bicocca Uni ENEA Brasimone Genova Uni Pisa Roma della ENEA Tuscia Roma Tor Cassino FRASCATI Vergata Napoli Cagliari In totale 600 tra ricercatori e tecnici Palermo Reggio Calabria Catani a Nel programma Euratom tutti i paesi EU più la Confederazione Svizzera Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 11

11 e nel mondo: ITER, una impresa senza precedenti European Domestic Agency for ITER: Fusion for Energy (F4E) (Barcelona, Spain) Site: Cadarache (France) Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 12

12 ITER: un impresa senza precedenti, in Europa grazie al programma fusione ITER, PIETRA MILIARE NEL CAMMINO VERSO L ENERGIA DA FUSIONE: impegna 7 tra i paesi più industrializzati: UE, Cina, Corea, Giappone, India, Russia, Stati Uniti Dimostrerà: un guadagno di un fattore 10 dell energia immessa molte delle tecnologie necessarie per il reattore la sicurezza di questa fonte di energia Ma soprattutto ITER dovrà dimostrare la capacità di gestire la costruzione e le operazioni di un sistema tra i più complessi mai realizzati Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 13

13 ITER: I componenti principali Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 14

14 Le sfide di ITER Fisica: ottenere plasmi induttivi con potenza di fusione di 500MW e Q>10 per impulsi lunghi (400s) dimostrare la possibilità del funzionamento stazionario usando non-inductive current drive e Q>5 Tecnologia: testare i componenti per un impianto a fusione (divertore, moduli di breeding blanket, ) testare l affidabilità di sistemi integrati (magneti superconduttori, remote handling, controlli ) Ambiente: dimostrare la sicurezza e la sostenibilità ambientale della fusione Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 15 15

15 La Macchina ITER Caratteristiche salienti: Le Tecnologie più impegnative: Dimensioni senza precedenti per magneti e strutture (Camera da Vuoto); Alto flusso neutronico sulla parete Altissimo flusso termico sul divertore Necessità di remote handling Apparati specifici per il reattore a fusione quali sistemi di fuelling, pompaggio, riscaldamento e current Drive e diagnostiche Superconduttività Meccanica di precisione su grandi d dimensioni Alimentazioni elettriche Controlli Manutenzione Remota Componenti ad alto flusso termico Materiali Misure e Data Base Nucleari Ciclo del combustibile 16 Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 16

16 Non solo ITER: IL Broader Approach e il programma di accompagnamento Il Broader Approach, un accordo di collaborazione UE-Giappone: JT60-SA, dalla capacità dell industria europea un contributo determinante. IFMIF, anche la tecnologia non fusionistica al servizio dello sviluppo dei materiali (contributo INFN e altri lab europei non fusionistici) La Neutral Beam test Facility PRIMA a Padova, un banco di prova per un componente fondamentale Il Consorzio europeo che deve attuare la Road Map Euratom di Horizon 2020: l impegno di 29 Paesi in supporto a ITER e per rendere possibile DEMO Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 17

17 ITER: pietra miliare sulla strada dell energia da fusione Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 18

18 La Road Map: from Horizon 2020 to DEMO 1. Plasma Operation Inductive 2. Heat exhaust 3. Materials Steady state European MST + IC Baseline Advanced configuration and materials European MST +linear plasma + DTT + IC DTT 4. Tritium Breeding ITER Test blanket programme Parallel Blanket Concepts CFETR (CN) FNS (US) 5. Safety DEMO decision Fusion electricity 6. DEMO CDA +EDA Construction Operation 7. Competitive Cost 8. Stellarator Low capital cost and long term technologies Stellarator optimization Burning Plasma Stellarator Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 19

19 R&D con industria per ITER I Magneti ENEA ASG Componenti affacciati al plasma Anelli Precompressione ENEA Ansaldo Nucleare SIMIC ENEA Ansaldo Nucleare SIMIC Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 20

20 ICAS: ENEA - TRATOS Cavi- CRIOTEC Spool cavo Torino 16/11/2015 Linea cablatura Sez. Cavo Superconduttore Conduttore con Jacket ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 21

21 Interazione Plasma Parete ENEA, Ansaldo Nucleare, SIMIC Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 22

22 R&D e ITER Camera da Vuoto Fabbricazione della camera da vuoto Prototipo a piena scala di una sezione critica della camera a vuoto di ITER Il prototipo è stato completato anche attraverso l impiego e qualifica di metodi innovativi di saldatura a basso apporto termico (TIG narrow gap automatico, saldatura a fascio elettronico) (ANSALDO Ricerche, SIMIC di Camerana) Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 23

23 Manutenzione Remota e Sistemi visione/metrologia DRP Platform Step : - 1mm Step : - 2mm Radar Ottico (laser) Step : - 3mm ITER First Wall accuracy < 0,5 mm Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 24

24 Ciclo del combustibile Reattore per la produzione di idrogeno d etanolo/metanolo Reattore a membrana Pd-Ag per la separazione del Trizio Tritium separation reactors based on Pd- Ag Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 25

25 PRIMA: Facility Iniettori di Neutri - Consorzio RFX Pd 2 NBIs (+1) P beam = 16.5 MW I = 40 A V = 1 MV T pulse = 3600 s HV Bushing Power Transmission Line at 1 MV SF 6 Insulating gas 16.5 MW 9 m 0.03 Pa Pa Vacuum residual ion dump Ion Source 15m 5m Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 26

26 Preparare il futuro per non disperdere un patrimonio di know-how unico Assicurare la continuità tra ITER e DEMO destinando risorse su imprese ad alto valore aggiunto valore aggiunto Experimental Fondi strutturali e Fondi Physics per la Competitività da utilizzare meglio Divertor Tokamak Test facility Razionalizzazione, collaborazione e concretezza nelle scelte Cambiare paradigma: spesso fondi usati a pioggia per colmare esigenza particolari senza possibilità di ritorni oppure senza visione strategica Paese. Le infrastrutture di interesse pan-europeo, come ad esempio la Divertor Test Tokamak facility, strategiche per dare all industria e alla comunità scientifica la indispensabile continuità. Infrastrutture di ricerca volano di competitività e sviluppo economico: dimostrato un fattore 4 sugli investimenti che rimangono comunque alla portata 500 M in 7 anni. Progetto nella lista del piano di sviluppo Juncker. Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 27

27 Grazie per l attenzione Torino 16/11/2015 ITER: UN'OPPORTUNITÀ PER LE AZIENDE PIEMONTESI 28