1 1 Maggio 2013 Energia per il futuro Ringraziamenti: Michael Walsh, Diagnostic Division Head Michele Bassan
2 2 Maggio Dove si usa l’energia?
3 3 Energia Cos’è l’Energia? A cosa serve?
4 4 Energia -> Elettricitá Come viene prodotta l’elettricitá?
5 5 Uso dei combustibili fossili Che succede alla terra? Possiamo continuare a produrre C0 2 ?
6 6 Come risolvere il problema? Smettere di usare l’energia? Quali sono le strade alternative per produrre energia senza produrre Anidride Carbonica?
7 7 Il Sole Che succede nel Sole? … produce energia ma non CO 2 – quindi come funziona?
8 8 I nuclei atomici
9 9 E’ la cosiddetta FUSIONE
10 Fissione e Fusione
11 I 4 stati della materia Solido LiquidoGassoso Plasma
12 Plasma, il quarto stato della materia Piu’ del 90% della materia nell’universo e’ costituita da plasma Plasma freddiPlasma caldi
13 Il Sole T superficie 5500 gradi - T centro 15 Milioni gradi Volume: 1 milione di volte la Terra Massa: volte la Terra Densitá al centro: 162 kg/cm 3 (plutonio 20 g/cm 3 )
14 La fusione nel sole
15 Portiamo il sole sulla Terra… Un’impegno mondiale e su molti fronti Risorse di: Ingegneria Fisica Organizzazione Il progetto si chiama ‘ITER’ e il tipo di macchine “tokamak”
16 …ma senza scottarci Sul sole, le potenti forze gravitazionali riescono a confinare il plasma Sulla Terra, la sola possibilitá sono i campi magnetici Nel plasma tutti gli elettroni sono separati dai nuclei, è una “zuppa bollente” di particelle cariche Le particelle cariche seguono le linee dei campi magnetici Quindi riuscendo a chiudere le linee del campo su se stesse …
17 Ecco il nostro ‘sole’ Veramente caldo…200 Milioni di gradi
18 Massa: ~8000 t Diametro esterno: 19.4 m Altezza: 11.3 m Massa: ~7300 t Altezza: 324 m Quanto grande è la macchina? Camera a vuoto
19 Bobina Magnetica (18 pezzi) Massa pari a quella di un Boeing : 360 t
20 Altezza: 29 m Diametro: 28 m Massa: ~ t
21 Dove sta nascendo ITER
22 ITER nel ettari di collina livellati dal 2007 al 2009
23 ITER in costruzione
24 ITER in costruzione La base è costruita per reggere 360,000 tonnellate
25 ITER in costruzione
26 7 membri Oltre il 50% della popolazione mondiale ITER – una cooperazione internazionale
27 ITER – alcuni numeri lavoratori per la costruzione 850 staff tecnico-organizzativo sul posto 2000 collaboratori nelle Domestic Agencies Costo di costruzione fino al 2018: 13 miliardi E (dall’Europa il 45.5%) (dall’Europa il 45.5%) : ~ % del PIL mondiale < 1 % del PIL italiano meno della TAV!! meno della TAV!! Costo di esercizio : 500 milioni E/anno (dall’Europa il 34%) Costo di smantellamento : 800 milioni
28 Come estrarre l’energia Scambiatore di calore Torri di raffreddamento
29 Quanto combustibile consuma? OPPURE 26 ton di litio e deuterio con la fusione nucleare litio: produzione mondiale ton/anno deuterio: 156 ppm negli oceani Per alimentare i 60 milioni di italiani per 1 anno ci vogliono GWh (~250 centrali da 1 GW se tutta elettricitá) 620 x oppure x 155 milioni ton di petrolio (Mtoe) oppure 300 milioni ton di carbone OPPURE 8600 ton di uranio naturale con la fissione nucleare
30 Dietro ITER e davanti a ITER Tore Supra 25 mc 0 MW th 1988 JET 80 mc 16 MW th 1984 ITER 800 mc 500 MW th 2019 DEMO mc MW th
31 Quali vantaggi A lungo termine (se funziona…): IMMENSI A breve termine: sviluppo tecnologico -Materiali ad alta resistenza 400 t di superconduttore per le bobine – prima di ITER solo 15 t/anno) -Materiali superconduttori (400 t di superconduttore per le bobine – prima di ITER solo 15 t/anno) gru da 1400 t con precisione millimetrica) -Impianti speciali (gru da 1400 t con precisione millimetrica) 1 milione di componenti) -Progettazione impiantistica (1 milione di componenti) misure di particelle e di radiazioni) -Sistemi diagnostici (misure di particelle e di radiazioni) Laser Rivelatori ottici e di particelle Rivelatori magnetici Telecamere speciali per raccogliere vari tipi di fotoni
32 Quali vantaggi: 1 centrale 1 GW x 20 anni Fusione ~20mila ton struttura (radioattiva per anni) 2 ton di combustibile (senza residui) Fissione ~ 10mila ton struttura (radioattiva per 1500 anni) 660 ton di combustibile (radioattivo per 30-50mila anni) Petrolio ~ 5mila ton struttura (riciclabile) 12 Mton di combustibile (37 Mton CO2 ) 1/4 nave da 250mila ton (75mila ton strutt, 1 Mkm) Fotovoltaico ~ 100mila ton (no turbine) (riciclabile) 1000 ettari di superficie
33 Per approfondire…