1 1 Maggio 2013 Energia per il futuro Ringraziamenti: Michael Walsh, Diagnostic Division Head Michele Bassan.

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1 1 1 Maggio 2013 Energia per il futuro Ringraziamenti: Michael Walsh, Diagnostic Division Head Michele Bassan

2 2 2 Maggio 2013 2 2 Dove si usa l’energia?

3 3 3 Energia Cos’è l’Energia? A cosa serve?

4 4 4 Energia -> Elettricitá Come viene prodotta l’elettricitá?

5 5 5 Uso dei combustibili fossili Che succede alla terra? Possiamo continuare a produrre C0 2 ?

6 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 7 Il Sole Che succede nel Sole? … produce energia ma non CO 2 – quindi come funziona?

8 8 8 I nuclei atomici

9 9 9 E’ la cosiddetta FUSIONE

10 10 Fissione e Fusione

11 11 I 4 stati della materia Solido LiquidoGassoso Plasma

12 12 Plasma, il quarto stato della materia Piu’ del 90% della materia nell’universo e’ costituita da plasma Plasma freddiPlasma caldi

13 13 Il Sole T superficie 5500 gradi - T centro 15 Milioni gradi Volume: 1 milione di volte la Terra Massa: 330.000 volte la Terra Densitá al centro: 162 kg/cm 3 (plutonio 20 g/cm 3 )

14 14 La fusione nel sole

15 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 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 17 Ecco il nostro ‘sole’ Veramente caldo…200 Milioni di gradi

18 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 19 Bobina Magnetica (18 pezzi) Massa pari a quella di un Boeing 747-300: 360 t

20 20 Altezza: 29 m Diametro: 28 m Massa: ~ 23 000 t

21 21 Dove sta nascendo ITER

22 22 ITER nel 2010 42 ettari di collina livellati dal 2007 al 2009

23 23 ITER in costruzione

24 24 ITER in costruzione La base è costruita per reggere 360,000 tonnellate

25 25 ITER in costruzione

26 26 7 membri Oltre il 50% della popolazione mondiale ITER – una cooperazione internazionale

27 27 ITER – alcuni numeri 500-3000 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%) : ~ 0.002 % del PIL mondiale < 1 % del PIL italiano meno della TAV!! meno della TAV!! Costo di esercizio 2019-2037: 500 milioni E/anno (dall’Europa il 34%) Costo di smantellamento 2037-2042: 800 milioni

28 28 Come estrarre l’energia Scambiatore di calore Torri di raffreddamento

29 29 Quanto combustibile consuma? OPPURE 26 ton di litio e deuterio con la fusione nucleare litio: produzione mondiale 34000 ton/anno deuterio: 156 ppm negli oceani Per alimentare i 60 milioni di italiani per 1 anno ci vogliono 2000000 GWh (~250 centrali da 1 GW se tutta elettricitá) 620 x oppure 15400 x 155 milioni ton di petrolio (Mtoe) oppure 300 milioni ton di carbone OPPURE 8600 ton di uranio naturale con la fissione nucleare

30 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 1000-3500 mc 2000-4000 MW th 2040-50

31 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 32 Quali vantaggi: 1 centrale 1 GW x 20 anni Fusione ~20mila ton struttura (radioattiva per 50-300 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 33 Per approfondire… https://en.wikipedia.org/wiki/Fusion_power http://www.iter.org