Bringing the power of the Sun to Earth. ITER e F4E per l industria italiana. Leonardo Biagioni, Fusion for Energy Milano, 26 giugno 2014

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1 Bringing the power of the Sun to Earth ITER e F4E per l industria italiana Leonardo Biagioni, Fusion for Energy Milano, 26 giugno

2 2 COSA É LA FUSIONE? Portare l energia del Sole sulla Terra La fusione é il processo che alimenta il Sole e le stelle Atomi leggeri fondono ad alte temperature, rilasciando enormi quantitá di energia La fusione sulla Terra richiede temperature di milioni C Giá dimostrata da esperimenti in Europa e nel resto del mondo

3 PERCHÉ LA FUSIONE? Combustibili abbondanti per energia sostenibile e sicura Abbondante Sostenibile Sicura I combustibili sono disponibili in grande quantitá su tutta la Terra Non produce emissioni di gas serra (CO 2 ), puó essere l ingrediente principale di un mix energetico a basso impatto Non produce rifiuti con lunghi periodi di radioattivitá Un reattore a fusione non puó sfuggire al controllo fusion melt-down 3

4 4 PERCHÉ LA FUSIONE? Combustibili abbondanti per energia economica e durevole La Terra contiene combustibile di fusione sufficiente fino al termine della vita sul pianeta! Abbondante 280 litri crosta terrestre (50 g litio) litri acqua (12 g deuterio) Economica = 300 t di petrolio = Durevole energia totale consumata da cittadino europeo medio durante tutta la vita

5 5 CHI É F4E? L organismo dell Unione Europea per lo sviluppo dell energia di fusione Impresa comune europea, costituita nel 2007 per una durata di 35 anni 29 stati membri (EU28 + CH) Sede principale: Barcellona, Spagna Sedi secondarie: Cadarache, Francia Garching, Germania Rokkasho, Giappone Staff: 415 Fondi fino 2020: 6.6 miliardi EUR (2008) 7+ miliardi EUR (current)

6 6 QUALE É LA MISSIONE DI F4E? Sviluppare la fusione attraverso tre progetti F4E é responsabile del contributo Europeo a ITER F4E collabora con i ricercatori giapponesi su progetti bilaterali sulla fusione, Broader Approach F4E prepara il passo successivo della dimostrazione di un reattore di fusione, DEMO

7 7 LA MACCHINA ITER International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER)

8 8 QUALI GLI OBIETTIVI DI ITER? Una pietra miliare nel percorso verso la fusione (dal latino iter )

9 9 QUALI GLI OBIETTIVI DI ITER? Dimostrare che la fusione é una fonte di energia praticabile Fusione su scala molto maggiore che in esperimenti attuali 10 volte piú potenza generata che consumata (500 MW) Studio del burning plasma e suo mantenimento prolungato Prova di tecnologie chiave per futuri reattori di fusione

10 10 LA MACCHINA ITER Fatti & numeri t Compatto 10 milioni di parti 360 t 5000 persone Tre volte il peso della Torre Eiffel, lo stesso di una piccola portaerei Piú piccolo del boiler system di una centrale a carbone Progetto estremamente integrato ITER: 10 7 Airbus 380: 10 6 Quattro volte il numero di parti dello Space Shuttle Ogni magnete principale pesa quanto un Boeing a pieno carico Non meno di 5000 persone lavoreranno direttamente ad ITER a in Europa al picco della sua costruzione

11 11 IL PROGETTO ITER Il piú grande progetto internazionale di ricerca energetica ITER Sette membri Piú del 50% della popolazione mondiale Piú del 80% del PIL mondiale

12 Total/estimated cost (BEur 2008) 12 IL PROGETTO ITER Uno dei maggiori progetti di R&S nella storia recente dell umanitá ISS Apollo Manhattan ITER A380 Galileo LHC

13 13 IL PROGETTO ITER Unendo le migliori capacitá da tutti i membri Ogni membro realizza diversi componenti di ITER e li consegna al progetto 7 Agenzie Domestiche, F4E é AD europea L Europa é il maggior contributore al progetto, fornendo circá la metá dei componenti Principale attivitá di F4E in questa fase é lavorare con industria e centri di ricerca Progettare e costruire i componenti di ITER di competenza

14 LA PIANIFICAZIONE DI ITER Toroidal Field Coils PA Signed (June 2008) Procurement Contract Signed (July 2010) First EU TFC (October 2016) Last EU TFC (May 2018) Poloidal Field Coils PA Signed (June 2009) Forecasted First Contract Signature (May 2013) PF Coil #5 (January 2017) PF Coil #3 (April 2019) Vacuum Vessel Buildings Construction PA Signed (Nov 2009) Procurement Contract Signed (October 2010) PA Signed (July 2010) Procurement Contract Signed (December 2012) First Sector (August 2017) RFE 1B-Partial Access Tokamak Pit (October 2016) RFE 1A-Assembly Hall (May 2016) F4E ha rilasciato ad oggi contratti ITER per circa 3060 M RFE 1C-Tok. Building RFE (August 2017) Last Sector (December 2018) Completion Tok. Building (August 2019) 14

15 15 IN CIFRE A metá 2014 F4E ha Aggiudicato 280+ contratti per un valore di 2.9+ miliardi ad aziende di 14 paesi membri e 2 non-membri Aggiudicato 110+ grant di R&S per un contributo di 90+ milioni ad enti di ricerca di 21 paesi membri e 1 non-membro

16 16 UN QUADRO IN EVOLUZIONE Prima metá del budget EU ( ) dedicata ai grandi componenti, opere civili e di infrastruttura Edifici Camera a vuoto Magneti Specifiche tipicamente build-to-print Gare di interesse principalmente per grandi aziende e/o presenza consolidata nelle tecnologie di fusione (o nucleare commerciale) Caratteristiche tipiche delle gare Valore medio dei contratti 10 milioni Numero medio di concorrenti 3

17 17 UN QUADRO IN EVOLUZIONE Seconda metá del budget EU ( ) dedicata a piccoli componenti, sistemi tecnologici ed ausiliari Robotica Diagnostica Accensione e riscaldamento del plasma Specifiche tipicamente functional specifications Gare di interesse per grandi e piccole aziende innovative che entrano nel settore fusione per la prima volta Contenuto significativo di sviluppo tecnologico e di prodotto Possibilitá/bisogno di forte collaborazione con enti di ricerca Caratteristiche tipiche delle gare Valore medio dei contratti 5milioni Concorrenti =?

18 18 IL CANTIERE ITER DI CADARACHE In avvicinamento al picco dei lavori

19 19 IL CANTIERE ITER DI CADARACHE Seismic isolation pit ITER foundations Coil manuf. building

20 IL CANTIERE ITER DI CADARACHE Assembly building ITER headquarters Tokamak pit Area preparata 4 edifici completati Fondazioni di ITER in fase avanzata PF coils building Tokamak pit Critical network Contractors area 20

21 IL CANTIERE ITER DI CADARACHE 21

22 22 I COMPONENTI PER ITER Large ion source Magnets furnace Vacuum vessel Vacuum vessel Componenti e sistemi in costruzione in tutta Europa Vacuum vessel Conductor Winding table In vessel Conductor spool Radial plate Divertor cassette mock up

23 ITER NEL

24 LA POLITICA INDUSTRIALE DI F4E Primo obiettivo Consegnare il contributo europeo ai progetti ITER e Broader Approach, entro il budget e la pianificazione stabiliti ed utilizzando nel modo piú efficace le capacitá di tutti gli Stati Membri, in osservanza delle regole EU sulla competizione e trasparenza Secondo obiettivo Rinforzare la base industriale europea per le tecnologie di fusione in supporto dello sviluppo nel lungo termine della fusione come fonte sostenibile di energia, assicurando una partecipazione europea forte e competitiva sul futuro mercato della fusione Terzo obiettivo Stimolare la competitivitá ed innovazione europea in tecnologie emergenti e strategiche, per promuovere lo sviluppo della Innovation Union ed il suo impatto a livello internazionale 24

25 25 ITER PER L INDUSTRIA EUROPEA Benefici per l economia, la conoscenza e la crescita Sviluppare conoscenza avanzata e spin-off Collegare imprese e mondo della ricerca Promuovere innovazione Aumentare il potenziale di grandi aziende e PMI Promuovere la competitivitá europea Generare crescita ed impiego

26 26 ITER PER L INDUSTRIA EUROPEA Lo sviluppo della fusione spinge la frontiera tecnologica Metrologia Robotica Produzione di materie prime Superconduttori Tecnologia del vuoto Trattamento rifiuti

27 27 ITER PER L INDUSTRIA EUROPEA Collaborazione con mondo industriale e della ricerca vitale per raggiungere gli obiettivi di progetto e di politica industriale Lavorare insieme per realizzare i componenti per ITER in modo sostenibile e rispettando i requisiti di progetto Stabilire un rapporto stabile e sano per lo sviluppo delle tecnologie di fusione nel medio-lungo termine costruire la supply chain Comunicare per comprendere gli obiettivi e le prioritá e trovare un punto di incontro adatto a generare successo per le parti coinvolte Dialogo avviato con stakeholders industriali e di ricerca, per garantire gli elementi necessari ad ITER e per rendere l energia di fusione una realtá per l Europa

28 Success rate (%) 28 ITER PER L INDUSTRIA ITALIANA Industria italiana molto competitiva nei segmenti di interesse per la fusione Percentuale di successo nelle offerte a F4E: Campione 664 offerte ricevute fino a metá 2013 Media EU-28+CH: 36% Italia: 46% EU-28 Italy

29 Fraction IT (%) 29 ITER PER L INDUSTRIA ITALIANA Valore totale dei contratti industriali rilasciati al 31/5/2014: 2,970 M Ad aziende italiane (netto di sottocontratti esteri): Tier M Tier-2 48 M Totale 26% Industry offers Industry value awarded Industry value awarded (excl. buildings) R&D value awarded

30 Fraction IT (%) 30 ITER PER L INDUSTRIA ITALIANA Valore totale dei contratti industriali rilasciati al 31/5/2014: 2,970 M Ad aziende italiane (netto di sottocontratti esteri): Tier M Tier-2 48 M Totale 26% Industry offers Industry value awarded Industry value awarded (excl. buildings) R&D value awarded

31 Fraction IT (%) 31 ITER PER L INDUSTRIA ITALIANA Valore totale dei contratti industriali rilasciati al 31/5/2014: 2,970 M Ad aziende italiane (netto di sottocontratti esteri): Tier M Tier-2 48 M Totale 26% Valore totale dei contratti R&D rilasciati al 31/5/2014 : 90 M A centri italiani Tier-1 18 M Totale 20% 10 0 Industry offers Industry value awarded Industry value awarded (excl. buildings) R&D value awarded

32 32 ITER PER L INDUSTRIA ITALIANA Cifre in milioni Dati provvisori al 31/5/

33 LE GARE DI APPALTO DI F4E Rispetto dei principi di: Trasparenza, proporzionalitá, equitá, non discriminazione Nessun obbligo di ritorno geografico ( juste retour ) Ricerca del miglior rapporto prestazioni/prezzo Design to cost : Qualitá, sicurezza e costo Risk Management piuttosto che Risk Avoidance Gare competitive sono di norma aperte a tutte le aziende europee: Anche fuori da Europa se necessario Non competitive se giustificato Scambio di informazioni con IO e altre Agenzie Domestiche Stretta collaborazione tra F4E e IO (ed alcuni bandi congiunti) 33

34 34 LE GARE DI APPALTO DI F4E Contratti di... R&S (grant), bandi di proposta Servizio, fornitura e/o opere civili, bandi di gara Grant destinati a sostenere R&S con un contributo del 40-70% Contratti di servizio, fornitura e/o opere destinati all acquisto: Procedura aperta: tutte le aziende possono inviare un offerta Procedura ristretta 2 fasi 1: Pre-selezione, bando di espressione di interesse 2: Invito all offerta solo per pre-selezionate Dialogo competitivo: Contratti complessi, interazione/collaborazione con le aziende Negoziazione diretta: solo fino a 250 k oppure in casi eccezionali

35 35 LE GARE DI APPALTO DI F4E Organizzazione Ogni procedura di gara é gestita congiuntamente da un responsabile tecnico (Technical Project Officer, TPO) ed un responsabile amministrativo (Project Procurement Officer, PPO) TPO e PPO supportati da: Advisor legali e finanziari Analisti di mercato (Market Intelligence) Ispettori di qualitá F4E aiutata da network esterni per miglior contatto con il mercato Industrial Liaison network (ILO) European Fusion Laboratories network (EFLO) Responsabili di ogni contatto pre-competitivo e post-competitivo

36 IL PORTALE WEB Il portale per le imprese e la ricerca Bandi di gara e ricerche di mercato Base dati dei fornitori Informazioni ed aggiornamenti per il mercato e la supply chain 36

37 37 I BANDI DI GARA TED (F4E appare come istituzione con sede in Spagna): (check on SPAIN) Pagine web di F4E:

38 38 La fusione avrá un ruolo centrale nel mix energetico mondiale di medio e lungo termine L Europa é all avanguardia nelle tecnologie di fusione, competitiva sia dal punto di vista scientifico che industriale F4E ha il mandato di consolidare e rinforzare la leadership europea, attraverso numerosi progetti tecnologici ed industriali I progetti di F4E offrono opportunitá importanti all industria e ricerca europee, con le quali F4E cerca un rapporto di partnership strategica

39 39 Seguiteci su:

40 F4E Forthcoming Procurement activities 26 th June Milan 40

41 Reminder: MIG/BI Group ANTENNAS & PLASMA ENGINEERING A. COURTIAL NEUTRAL BEAM SYSTEM & PS (T. Bonicelli) B.PERIER;M.DAVAL ION CYCLOTRON H&CD ANTENNA A. COURTIAL ELECTRON CYCLOTRON M.DAVAL Diamond Disks A. COURTIAL MITICA Beam Source B.PERIER EC UL Cooling Water Distribution System A. COURTIAL SF6 Plant B.PERIER BUILDINGS (L.Schmieder) M.DAVAL Gyrotron Magnets M.DAVAL TB13 Emergency Electrical System M.DAVAL AGPS-CS B.PERIER CODAC (F. Sartori) A. COURTIAL PROJECT OFFICE (F. Casci) A. COURTIAL;M.DAVAL Framework contract ENGINEERING SERVICES A. COURTIAL PROJECT MANAGEMENT A. COURTIAL;M.DAVAL CRYOPLANT & FUEL CYCLE (A. Teissier) M.DAVAL;B.PERIER Indexation M.DAVAL REMS B.PERIER;M.DAVAL Export Control Service Provider M.DAVAL PRE PRODUCTION CRYOPUMP B.PERIER REMOTE HANDLING (C.Damiani) B.PERIER TRITIUM M.DAVAL DIVERTOR RH B.PERIER VACUUM PUMPIMG M.DAVAL CASK & PLUG B.PERIER DIAGNOSTICS (G. Counsell) A. COURTIAL;M.DAVAL NB RH B.PERIER RH CONNECTORS A. COURTIAL IN VESSEL VIEWING SYSTEM (IVVS) B.PERIER COLLECTIVE THOMSON SCATTERING M.DAVAL TECHNICAL SUPPORT SERVICES (PY. A. COURTIAL;M.DAVAL FEEDTHROUGH M.DAVAL MATERIALS DEVELOPMENT M.DAVAL IN-VESSEL (P.Lorenzetto) M.DAVAL Helium Test M.DAVAL DIVERTOR IVT M.DAVAL Engineering Support A. COURTIAL DIVERTOR CASSETTE BODY M.DAVAL VACUUM VESSEL (P.Jucker) B.PERIER MANIFOLD M.DAVAL TBD B.PERIER MAGNETS (S. Bonito) B.PERIER BROADER APPROACH (P. Barabaschi) B.PERIER PF COILS IMPREGNATION and ADDITIONAL TOOLING B.PERIER TBD B.PERIER PF COILS WINDING TOOLING PF COILS Site & Infra PF COILS Cold Test PF COILS MANUFACTURING B.PERIER B.PERIER B.PERIER B.PERIER 41

42 Magnets PF Coils: tentative Dates. Contract Procedure Launch Sign S&I Open May 2014 October 2014 TI&TA Open June 2014 December 2014 MFR Negotiated July 2014 TBC Cold Test Facility Open TBC TBC 42

43 Cryoplant & Fuel cycle Tritium Plant Under preparation: Conceptual design for Hydrogen Isotope Separation System [ex-ope-441]. 43

44 Technical Support, & TBM Under Preparation: Renewal of [OFC-169]: System and Instrumentation Engineering Support; Renewal of [OPE-084]: Material characterization at cryogenic temperatures (LOT l) and room and elevated temperatures (LOT 2) 44

45 Neutral Beam Test Facility & ECPS NBTF [Mitica/Prima/Spider] Under preparation [OPE-307]: MITICA Cryoplant: target for CFT is Q [OPE-278]: AGPS-GPRS: target for CFT is now Q [OPE-552]: Superconducting magnet for the EU Gyrotron prototype for ITER EC System: target for CFT is Q3/2014 (ideally July); Open procedure foreseen. Launched [OPE-520]: MITICA Vessel, deadline 18/07 45

46 Buildings TB13-emergency electrical equipment [OPE 540]: Pre-info notice issued, CFeI imminent Pics: IO; ITER site in April

47 Antennas & plasma engineering Under preparation: (Q3-4/2014) Fabrication & Qualification of EC UL Isolation Valves Prototype Support to Isolation Valves Prototype prototyping, manufacturing and testing (market survey) Engineering Support Independent Verification and Analysis EC UL (market survey) Support for design of cooling systems [OFC-0569] EC launcher Antennas 47

48 ILO Meeting #25 Market surveys Market Surveys on-going IN VESSEL: CuCr Zr seamless tubes MAGNETS PFC Tooling Impregnation and Additional 19 answers MAGNETS PFC Site & Infrastructure 6 answers MAGNETS PFC Manufacturing 3 answer Market Surveys to come DIVERTOR Cassette assembly, Q EC UL/CODAC System and Instrumentation Engineering Support, Q Info Days to come EC UL/CODAC System and Instrumentation Engineering Support, Q

49 49 Seguiteci su:

50 50 WHEN IS ITER BEING BUILT? F4E industry jobs IO industry jobs IO staff F4E staff Research staff

51 ITER BUILDINGS Building the ITER foundations More than 4,000 metric tons of rebar installed for the foundations of the Tokamak Complex (the B2 slab ) A combination of orthogonal and orthoradial rebar, 16 layers of spider webs made up of 40 mm thick steel bars 51

52 ITER COMPONENTS Building the ITER Vacuum Vessel A complex and huge vacuum vessel is used to contain the hot plasma Made out of 60 mm thick stainless steel Made up of nine sectors like the slices of an orange When all the sectors are joined, it will weigh more than 5000 tons About to be pressed into shape After pressing into shape Welding Pieces Together 52

53 ITER COMPONENTS Building the ITER Magnets Magnets hold the hot plasma and keep it from touching the walls of the vacuum vessel To reduce power loss from magnets, special superconducting cable is used Europe is building most of the largest ITER magnets Spool of cable Cables winded into shape Cables wrapped around a D-shape 53