Introduzione alla Giornata - ENEA

Associazione Euratom-ENEA sulla fusione
Giornata di presentazione del Progetto ITER
all’Industria italiana
Paola Batistoni
Responsabile Nucleo di Agenzia
ENEA - Dipartimento Fusione, Tecnologie e Presidio Nucleare
Villa Tuscolana, Frascati, 19 gennaio 2007
Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007
Associazione Euratom-ENEA sulla fusione
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
Il bilancio energetico in UE-30(*)
~70% del
consumo
(*) Commissione europea – Libro verde: Verso una strategia europea di sicurezza dell’approvvigionamento energetico (2001)
Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007
Associazione Euratom-ENEA sulla fusione
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
fusione
fissione
• alimenta il sole e tutte le
stelle
• è la reazione opposta alla
fissione
Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007
Associazione Euratom-ENEA sulla fusione
Il combustibile: deuterio, litio
Deuterio : 1 g in
D+T
Litio : molto abbondante nelle
Trizio: isotopo a vita breve
39 litri di acqua
rocce, oceani, acque minerali
4He
+n
(t1/2~12 anni) prodotto in
ciclo chiuso nel reattore
n + 6Li → 4He + T
Prodotto finale: elio
Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007
Associazione Euratom-ENEA sulla fusione
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 reazione
Confinamento 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
Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007
Associazione Euratom-ENEA sulla fusione
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
Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007
Associazione Euratom-ENEA sulla fusione
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
nazionali
collaborazioni tra centri di ricerca
conduzione dell’esperimento JET
partecipazione alle collaborazioni
internazionali, quali ITER
Joint European Torus (JET)
Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007
Associazione Euratom-ENEA sulla fusione
Tokamak FTU ENEA - Frascati
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
Reversed Field Pinch RFX - Padova
(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)
Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007
Associazione Euratom-ENEA sulla fusione
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)
Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007
Associazione Euratom-ENEA sulla fusione
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
Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007
Associazione Euratom-ENEA sulla fusione
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
• in condizioni simili a quelle del reattore
• testando tutti i componenti critici
che saranno presenti nel reattore
JET
Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007
ITER
ITER: un’impresa internazionale
Partners:
Europa, Giappone,
Stati Uniti, Russia,
India, Cina, Corea
Sito: Cadarache (CEA)
(EU-Francia)
L’Europa sta organizzando
l’Agenzia Europea per ITER
(Barcellona, Spagna)
per fornire al meglio il proprio
contributo alla realizzazione di ITER
Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007
Programma
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 - ENEA
A. Pizzuto - ENEA
F. Gnesotto - Consorzio RFX
E. Lazzaro - IFP-CNR Milano
Discussione
Paola Batistoni, Frascati 19 gennaio 2007