energia per il futuro
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Energia per il futuro. Michele Bassan. Ringraziamenti : Michael Walsh, Diagnostic Division Head. D ove si usa l’energia ?. 2. Energia. Cos’è l’Energia ? A cosa serve?. Energia -> Elettricitá. Come viene prodotta l’elettricitá ?. Uso dei combustibili fossili. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Maggio 2013
Energia per il futuro
Ringraziamenti: Michael Walsh, Diagnostic Division Head
Michele Bassan
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Maggio 2013 22
Dove si usa l’energia?
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Energia
• Cos’è l’Energia?
• A cosa serve?
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Energia -> Elettricitá
• Come viene prodotta l’elettricitá?
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Uso dei combustibili fossili
• Che succede alla terra?
Possiamo continuare a
produrre C02?
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Come risolvere il problema?
• Smettere di usare l’energia?
• Quali sono le strade alternative per produrre energia senza produrre Anidride Carbonica?
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Il Sole
• Che succede nel Sole?
• … produce energia ma non CO2 – quindi come funziona?
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I nuclei atomici
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I nuclei atomici
• E’ la cosiddetta FUSIONE
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Fissione e Fusione
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I 4 stati della materia
Solido Liquido Gassoso
Plasma
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Plasma, il quarto stato della materia
Piu’ del 90% della materia nell’universo e’ costituita da plasma
Plasma freddi Plasma caldi
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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/cm3
(plutonio 20 g/cm3)
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La fusione nel sole
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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”
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…ma senza scottarciSul 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 …
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Ecco il nostro ‘sole’
Veramente caldo…200 Milioni di gradi
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Massa: ~8000 tDiametro esterno: 19.4 m
Altezza: 11.3 mMassa: ~7300 tAltezza: 324 m
QUANTO GRANDE È LA MACCHINA?
Camera a vuoto
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Bobina Magnetica (18 pezzi)
Massa pari a quella di un Boeing 747-300: 360 t
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2020
Altezza: 29 m Diametro: 28 mMassa: ~ 23 000 t
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Dove sta nascendo ITER
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2222
ITER nel 2010
42 ettari di collina livellati dal 2007 al 2009
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2323
ITER in costruzione
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ITER in costruzione
La base è costruita per reggere 360,000 tonnellate
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ITER in costruzione
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2626
• 7 membri • Oltre il 50% della popolazione mondiale
ITER – una cooperazione internazionale
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ITER – alcuni numeri
500-3000 lavoratori per la costruzione850 staff tecnico-organizzativo sul posto2000 collaboratori nelle Domestic Agencies
Costo di costruzione fino al 2018: 13 miliardi E(dall’Europa il 45.5%) : ~ 0.002 % del PIL mondiale < 1 % del PIL italiano meno della TAV!!Costo di esercizio 2019-2037: 500 milioni E/anno(dall’Europa il 34%)Costo di smantellamento 2037-2042: 800 milioni
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Come estrarre l’energia
Scambiatoredi
calore
Torridi
raffreddamento
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Quanto combustibile consuma?
OPPURE26 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 xoppure
15400 x
155 milioni ton di petrolio (Mtoe)oppure
300 milioni ton di carbone
OPPURE8600 ton di uranio naturale con la fissione nucleare
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3030
Dietro ITER e davanti a ITER
Tore Supra
25 mc
0 MWth
1988
JET
80 mc
16 MWth
1984
ITER
800 mc
500 MWth
2019
DEMO
1000-3500 mc
2000-4000 MWth
2040-50
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Quali vantaggi
A lungo termine (se funziona…): IMMENSI
A breve termine: sviluppo tecnologico- Materiali ad alta resistenza- Materiali superconduttori (400 t di superconduttore per le
bobine – prima di ITER solo 15 t/anno)- Impianti speciali (gru da 1400 t con precisione millimetrica)- Progettazione impiantistica (1 milione di componenti)- Sistemi diagnostici (misure di particelle e di radiazioni)
• Laser• Rivelatori ottici e di particelle• Rivelatori magnetici• Telecamere speciali per raccogliere vari tipi di fotoni
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Quali vantaggi: 1 centrale 1 GW x 20 anniFusione
~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
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Per approfondire…
https://en.wikipedia.org/wiki/Fusion_power
http://www.iter.org