Italian ITER Business Forum 2014 La Partecipazione Italiana al Programma Internazionale sulla Fusione Aldo Pizzuto Direttore Unità tecnica Fusione ENEA Milano 26 giugno 2014
ENEA agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l energia e lo sviluppo economico sostenibile ENERGIA Fusione Fissione Rinnovabili Tecnologie avanzate per l energia e l industria SVILUPPO ECONOMICO SOSTENIBILE Monitoraggio, prevenzione e Recupero Ambientale Tecnologie ambiemtali Protezione sismica Radioprotezione Sviluppo Sostenibile e Innovzione del sistema Agro-Industriale NUOVE TECNOLOGIE Applicazioni delle radiazioni Tecnologia dei Materiali Modellistica per l Energia e l Ambiente ICT
Che cos è la fusione? È la reazione: all origine dell Universo che alimenta il sole e tutte le altre stelle che darebbe enormi vantaggi una volta imbrigliata sulla terra
La fusione è: intrinsecamente sicura - no melting down praticamente inesauribile a bassissimo impatto ambientale strategica: elimina le tensioni geopolitiche sull approvvigionamento energetico - riserve per migliaia di anni - zero emissioni CO 2, no attinidi, elio come cenere - combustibile diffuso uniformemente sulla crosta terrestre e nelle acque.
La reazione D-T E una reazione nucleare in cui due nuclei leggeri (idrogeno) si fondono dando origine ad un nucleo più pesante (elio) con conseguente rilascio di energia Fusione: ~ 3.5 MeV per Nucleone Fissione: ~ 1 MeV per Nucleone Per 1GWe necessarie 9000 t di carbone/g (~40 GWe per l Italia) con 30,000 t di CO2 e altri gas nocivi quali SO2 and NO2. Resa energetica un milionesimo delle fonti nucleari.
Il Programma Fusione: le motivazioni Fabbisogno energetico mondiale IEA World Energy Outlook Le fonti principali restano quelle di origine fossile con impatto devastante sull ambiente (tra 30 anni l emissione di CO2 raddoppierà) La fusione è ad emissioni zero e potrà competere sia per la produzione di elettricità che per usi come la produzione di idrogeno
Il Programma Fusione: le sfide Imbrigliare la fusione è una grande sfida scientifica-tecnologica-ingegneristica ed industriale che richiede un programma Ricerca di Fisica R&S tecnologico e ingegneria Fortemente interconnesso Industria Formazione e integrato su scala europea e mondiale
IL CONTESTO: in ITALIA L Italia è tra i principali artefici del programma fusione europeo e mondiale. ENEA è coordinatore nazionale del programma cui partecipano: -CNR -Consorzio RFX -Consorzio CREATE -Molte Università (tra cui Bicocca, PoliMi) In totale 600 tra ricercatori e tecnici CNR Milano PolitoTorino CRFX Padova Uni Firenze ENEA Brasimone ENEA FRASCATI Roma Tor ENEA Vergata Frascati Cassino Napoli Reggio Calabria Catani a
..in Europa La ricerca, destinata alla realizzazione dell energia da fusione, fa parte del programma EURATOM, integrato attraverso: - Accordi di Associazione con EURATOM fino al 2013. - Consorzio EUROfusion in Horizon 2020 Nella Roadmap di Horizon 2020 per la fusione il coinvolgimento dell industria è considerato un elemento strategico. Nel programma Fusione tutti i paesi EU più la Confederazione Svizzera
..nel mondo: ITER, una impresa senza precedenti Valore: 6.6 B per la sola Europa. (80% PIL e 50% popolazione mondiale) European Domestic Agency for ITER: Fusion for Energy (F4E) (Barcelona, Spain) Site: Cadarache (France)
Il confinamento magnetico riscaldare il gas di deuterio-trizio a 150-200 milioni di C mantenerlo in un opportuna configurazione di equilibrio evitarne il contatto con le pareti della camera di reazione Confinamento magnetico Il gas (plasma) è confinato in una camera a forma di ciambella mediante intensi campi magnetici prodotti da bobine magnetiche avvolte intorno alla camera stessa ITER
Ciclo del reattore a fusione Combustibile: deuterio, litio - Prodotto finale: elio Deuterio : 1 g in 39 litri di acqua D + T 4 He + n Litio : molto abbondante nelle rocce, oceani Trizio: prodotto in ciclo chiuso nel reattore n + 6 Li 4 He + T 100 l acqua (2.5 g deuterio) + 100 g litio (7.5 g litio-6) = ------------------------------------------------------------------------------------------------- 600 000 kwh termici 40% efficienza di conversione 240 000 kwhe (50 ton petrolio ~150 ton CO 2 )
La road map FAST Accompanying program Broader Approach JT60SA Present machine DEMO Tore supra ITER JET FTU Alternative concepts 2006 2018 2040 Materials EVEDA IFMIF
ITER il prossimo passo, poi DEMO per dimostrare la fattibilità scientifica e tecnologica della fusione per la generazione di energia elettrica in condizioni simili a quelle del reattore ITER Guadagno di potenza JET 0.65 (1997) ITER 5-10 DEMO Reattore 30(pulsato) 50 (continuo)
Le Tecnologie Magneti superconduttori a bassa temperatura Materiali e componenti per alti flussi termici Meccanica di precisione Manutenzione remota, sistemi metrologici e sensoristica Tecnologie del vuoto Alimentazioni elettriche, elettronica & elettrotecnica Sistemi di controllo impianti ed acquisizione dati Progettazione (elettromeccanica, termoidraulica, nucleare) Tecnologie per radiofrequenza Tecnologie nucleari Edilizia, impiantistica