Prospettive Industriali nel campo della fusione termonucleare:il Progetto ITER

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1 Prospettive Industriali nel campo della fusione termonucleare:il Progetto ITER G. Mazzitelli Vicenza 6 luglio luglio 2010 G. Mazzitelli 1

2 Sommario La fusione:vantaggi e svantaggi Il progetto ITER Le opportunità e gli obiettivi della partecipazione alla realizzazione di ITER Conclusioni 06 luglio 2010 G. Mazzitelli 2

3 La reazione di fusione su cui sono attualmente concentrati gli studi è: D + T -----> 4 He(3.5 MeV) + n (14.1 MeV) Il Deuterio è contenuto nell acqua Il Trizio si produce dal Litio con la Reazione 6 Li + n --> 4 He + T 7 Li + n --> 4 He + T + n 6 luglio 10 G.Mazzitelli 3

4 I Vantaggi della fusione E una fonte di energia che utilizza combustibili che sono abbondanti ed ampiamente disponibili in tutto il mondo. Il Deuterio contenuto nell acqua di mare é sufficiente per trecentomilamilioni di anni Il litio, abbondante sulla terra e negli oceani, é sufficiente per circa 2000 anni La fusione non produce gas responsabili dell effetto serra (CO 2 ) o le piogge acide (SO 2,NO 2 ) 06 luglio G.Mazzitelli 4

5 I Vantaggi della fusione (continua) I reattori a fusione sono intrinsecamente sicuri: eventi tipo Cernobyl non sono fisicamente possibili e anche nel caso di maggior incidente non sono necessarie misure di evacuazione per la popolazione I combustibili non sono interessati da problemi di proliferazione nucleare Le reazioni di fusione non producono scorie radioattive però... 6 luglio 2010 G.Mazzitelli 5

6 I Vantaggi della fusione (continua)... la struttura della macchina a causa dei neutroni prodotti diventerà radioattiva. Questo effetto può essere minimizzato con una accurata scelta di materiali a bassa attivazione che, dopo un tempo inferiore a cento anni, non costituiranno più un pericolo. In questo modo le future generazioni non erediteranno scorie che devono essere depositate in luoghi sicuri per secoli. 6 luglio 2010 G.Mazzitelli 6

7 I Vantaggi della fusione (continua) Le reazioni di fusione liberano una quantità enorme di energia Carbone Tonnellate Petrolio Tonnellate Ossido di Uranio 30 Tonnellate Deuterio 0.25 Tonnellate 6 luglio 2010 G.Mazzitelli 7

8 I Vantaggi della fusione (continua) 10g D da 500 l di acqua + 15g di T Forniscono ad un cittadino europeo l elettricità di cui ha bisogno durante tutta la sua vita e può ancora bere 500 litri di acqua!!! 6 luglio 2010 G.Mazzitelli 8

9 Gli Svantaggi della fusione I reattori a fusione sono tecnicamente complessi e richiedono un alto investimento di capitali I progressi scientifici sono stati molto rapidi ma per un reattore commerciale é richiesto ancora molto tempo ( circa anni ) 6 luglio 2010 G.Mazzitelli 9

10 Progressi nelle Ricerche sulla Fusione n x τ E x T > 10 bar s Q = P fusion / P input Ignition Q = Breakeven Q = JET (1997) Q = 0.65 T ~ 200 million degrees 6 luglio 2010 G.Mazzitelli 10

11 ITER 6 luglio 2010 G.Mazzitelli 11

12 Central Solenoid Nb 3 Sn, 6 modules Toroidal Field Coil Nb3Sn, 18, wedged 5,3 T on plasma axis ITER Cryostat 24 m high x 28 m dia. Vacuum Vessel 9 sectors Poloidal Field Coil Nb-Ti, 6 Major plasma radius 6.2 m Plasma Volume: 840 m 3 Plasma Current: 15 MA Typical Density: m -3 Typical Temperature: 20 kev Fusion Power: 500 MW Machine mass: t (cryostat + VV + magnets) Blanket 440 modules Port Plug heating/current drive, test blankets limiters/rh diagnostics Torus Cryopumps, 8 Divertor 54 cassettes 6 luglio 2010 G. Mazzitelli

13 ITER ITER è una collaborazione internazionale per costruire il primo esperimento scientifico capace di produrre un plasma che si auto-sostiene e di produrre energia dalle reazioni di fusione. La missione di ITER è dimostrare la fattibilità tecnico-scientifica della fusione nucleare per la produzione di energia 6 luglio 2010 G.Mazzitelli 13

14 ITER Obiettivi: - dimostrare la produzione estesa nel tempo di energia; P 500 MW, Q 10 - provare tecnologie essenziali per il reattore (come le bobine superconduttrici) in un sistema integrato. 6 luglio 2010 G.Mazzitelli 14

15 I Partners di ITER 6 luglio 2010 G.Mazzitelli 15

16 Firma dell Accordo Nov luglio 2010 G.Mazzitelli 16

17 Il Sito di ITER Cadarache (Francia) 6 luglio 2010 G.Mazzitelli 17

18 Il Sito di ITER Cadarache (Francia) 6 luglio 2010 G.Mazzitelli 18

19 ITER-La tempistica 6 luglio 2010 G.Mazzitelli 19

20 La strategia: le macchine satelliti ITER JT60-SA Impulsi lunghi Magneti superconduttori FAST Una PROPOSTA di esperimento integrato 6 luglio 2010 G.Mazzitelli 20

21 FAST RIEMPE IL GAP Q/(Q+5) 1.0 Q/(Q+5): indice performance (1 uguale ignizione) /ρ* Thermal : qualità reattoristica del plasma 0.5 ITER FAST Today SA 1/ρ* Thermal luglio 2010 G.Mazzitelli 21

22 Verso il reattore commerciale 6 luglio 2010 G.Mazzitelli 22

23 06 luglio 2010 G. Mazzitelli 23

24 06 luglio 2010 G. Mazzitelli 24

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28 Industrial Liason Officer Dr. Paola Batistoni G. Mazzitelli 28 of 36 pages

29 Frascati 24/09/08 G.Mazzitelli 29

30 ITER sarà un macchina nucleare: 1.5 X neutrons/s R (m) 6.2 a (m) 2 flat-top lenght (s) 1000 B t (T) 5.3 I p (MA) 15 P fus (MW) 500 P aux (MW) P α (MW) 85 Q (P fus /P in ) 10 β T β p 2,5%, luglio 2010 G.Mazzitelli 30

31 Verso il reattore commerciale Frascati 24/09/08 G.Mazzitelli 31

32 Associazione Euratom-ENEA Associazione Euratom-ENEA ENEA 224 CNR MI 42 CONS. RFX 145 POLITO 20 CREATE* 24 Università** 5 I costi di ricerca sono finanziati dalle entrate Comunitarie da Contratti privati e commesse Ministeriali Dati 2005 *CREATE: Consorzio Univ. Napoli, Reggio Cal., Cassino **Università: Tor Vergata, Catania, Roma 3 06 luglio 2010 G. Mazzitelli 32