Associazione Euratom-ENEA sulla fusione

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

Giornata di presentazione del Progetto Giornata di presentazione del Progetto ITER all’Industria italianaITER all’Industria italiana

Paola BatistoniPaola BatistoniResponsabile Nucleo di Agenzia Responsabile Nucleo di Agenzia

ENEA - Dipartimento Fusione, Tecnologie e Presidio NucleareENEA - Dipartimento Fusione, Tecnologie e Presidio Nucleare

Villa Tuscolana, Frascati, 19 gennaio 2007Villa Tuscolana, Frascati, 19 gennaio 2007

Associazione Euratom-ENEA sulla fusione

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

Fusione : Perché?

La ricerca sulla fusione nucleare è condotta in quasi tutto il mondo con l’obiettivo di rendere disponibile una fonte di energia

inesauribile rispettosa dell’ambiente sicura ed economicamente competitiva

cioè di fornire una risorsa necessaria al sistema economico e sociale.

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

La fusione: un importante contributo • per soddisfare la crescente domanda di energia• per ridurre le emissioni di gas serra• per migliorare la sicurezza dell’approvvigionamento energetico

Domanda di energia primaria nel mondo Emissioni di CO2 nel mondo

(IEA Energy Outlook 2004)

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

(*) Commissione europea – Libro verde: Verso una strategia europea di sicurezza dell’approvvigionamento energetico (2001)

Il bilancio energetico in UE-30(*)

~70% del consumo

Associazione Euratom-ENEA sulla fusione

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

Che cos’è la fusione?

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

• alimenta il sole e tutte le stelle

• è la reazione opposta alla fissione

fusione

fissione

Associazione Euratom-ENEA sulla fusione

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

Il combustibile: deuterio, litio

n + 6Li → 4He + T

Trizio: isotopo a vita breve (t1/2~12 anni) prodotto in ciclo chiuso nel reattore

D + T 4He + nDeuterio : 1 g in 39 litri di acqua

Litio : molto abbondante nelle rocce, oceani, acque minerali

Prodotto finale: elio

Associazione Euratom-ENEA sulla fusione

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

Per ottenere la fusione occorre:

• 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 reazioneConfinamento

magnetico (→ ITER)

Il gas  è confinato in una camera a forma di ciambella mediante intensi campi magnetici prodotti da bobine magnetiche avvolte intorno alla camera stessa

ITER: camera da vuoto, bobine del campo magnetico toroidale e polodale

Associazione Euratom-ENEA sulla fusione

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

Quali sono i vantaggi della fusione?

Combustibili : estremamente abbondanti (D, Li), economici e facili da estrarre, geograficamente distribuiti in modo omogeneo

Ambiente : nessuna emissione di gas a effetto serra, nessun impatto dovuto all’estrazione dei combustibili

Sicurezza : intrinseca

Rifiuti : nessuna produzione di ceneri radioattive, produzione di materiali strutturali attivati che richiedono depositi superficiali per ~100 anni

Associazione Euratom-ENEA sulla fusione

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

Il programma europeo sulla Fusione

Obiettivo: “… la realizzazione comune di prototipi di reattori per impianti di potenza in grado di soddisfare i requisiti di sicurezza delle operazioni, rispetto dell’ambiente e fattibilità economica”

La ricerca sulla Fusione fa parte del programma EURATOM ed è completamente integrata a livello europeo attraverso accordi di Associazione con EURATOM:coordinamento dei programmi nazionalicollaborazioni tra centri di ricerca conduzione dell’esperimento JETpartecipazione alle collaborazioni internazionali, quali ITER

Joint European Torus (JET)

Associazione Euratom-ENEA sulla fusione

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

La fusione in Italia

L' Italia è fortemente impegnata nelle ricerche sulla fusione sia nel campo della fisica sia nel campo della tecnologia

Le attività vengono svolte nell’ambito dell' Associazione ENEA-EURATOM:

• ENEA • Consorzio RFX (ENEA, CNR, INFN, Un. Padova, Acciaierie Venete)

• Istituto di Fisica del Plasma (CNR-Milano)• Consorzio Universitario CREATE • Istituti Universitari (Politecnico di Torino, Università di Catania, Universita' di Roma Tor Vergata, Roma 3, La Sapienza)

Tokamak FTU ENEA - Frascati

Reversed Field Pinch RFX - Padova

Associazione Euratom-ENEA sulla fusione

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

European Fusion Development Agreement (EFDA)

Accordo tra tutte le Associazioni EURATOM per rafforzare la collaborazione e il coordinamento del programma fusione

In particolare per:

Programma tecnologico di Ricerca & Sviluppo

Conduzione dell’esperimento comunitario JET

(situato a Culham, Inghilterra, attualmente il più grande al mondo)

Joint European Torus (JET)

Associazione Euratom-ENEA sulla fusione

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

6PQ EURATOM- Fusione (2002-06): Budget 824 M€

• Spesa totale annua ~ 500 M€ nel 6PQ (2002-06) (~ 35% Euratom + ~ 65% fondi

nazionali)

• Personale impegnato: ~2.000 fisici & ingegneri (~200 studenti PhD)

7PQ EURATOM- Fusione (2007-11): Budget 1947 M€

Realizzazione di ITER: preparazione del sito, organizzazione dell’Agenzia Europea per ITER, costruzione dei componenti europei, supporto al progetto, supporto tecnico/amministrativo R & S in preparazione delle operazioni ITER: sfruttamento scientifico degli impianti esistenti e JET

R & S per il reattore dimostrativo DEMO Attività di formazione e training

Associazione Euratom-ENEA sulla fusione

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

A che punto siamo?

Record di potenza di fusione prodotta: 16 MW in JET (1997)

Guadagno = Pfusion/Pinput

Guadagno

JET 0.65

ITER 5 - 10

Reattore 40 - 60

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

ITER: il prossimo passo

• per dimostrare la fattibilità scientifica e tecnologica della fusione per la generazione di energia elettrica

JET

ITER

• in condizioni simili a quelle del reattore

• testando tutti i componenti critici che saranno presenti nel reattore

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

L’Europa sta organizzando

l’Agenzia Europea per ITER(Barcellona, Spagna) per fornire al meglio il proprio contributo alla realizzazione di ITER

Partners: Europa, Giappone, Stati Uniti, Russia, India, Cina, Corea

Sito: Cadarache (CEA)(EU-Francia)

ITER: un’impresa internazionale

Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007

Introduzione alla Giornata P. Batistoni - ENEA

Il Progetto ITER M. Gasparotto - EFDA

La partecipazione dell'Industria europea: aspetti tecnico-organizzativi

E. Di Pietro - EFDA

Discussione

Codici, standard & QA M. Ferrari - EFDA

Ruolo dell’Associazione Euratom - ENEAA. Pizzuto - ENEAF. Gnesotto - Consorzio RFXE. Lazzaro - IFP-CNR Milano

Discussione

Programma