la fusione nucleare per la produzione di energia · 2018-09-21 · la fusione dei nuclei produce...
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LaFusioneNucleareperlaproduzionedienergia
OpendaydellaRicerca
CentroRicercheENEAFrasca729se:embre2017Ore16:00–22:00
OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri
Ilproblemadell’energia:perché?
q Esaurimentorisorse“fossili”:q ≅110anniperilcarboneq ≅58anniperilgasnaturaleq ≅51anniperilpetrolio
livellodibenessereequalitàdellavita
q domandainforteaumento(Paesiinviadisviluppo)
PROBLEMA?
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q riserveenergeLchecostanLq prezzirelaLvamentestabili(increscita)
Ilproblemadell’energia:perché?
Disparitàdellivellodibenessereraggiunto
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mantenereemigliorarelostatoaOuale
:aumentareillivellodibenessere
Scolarizzazione
Duratadellavita
Comfort
INQUINAMENTO
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Laricerca…dellafontedienergia
Rinnovabili1. Pulita2. Nonesauribile3. Sicuraintrinsecamente4. Geograficamente
distribuita
Lafusionedeinucleiproduceenergia:ilsognodell’umanità
q Alcentrodiunatomoq Protoni(caricaposiLva)q Neutroni(prividicaricaeleOrica)
Dallereazionitranucleisipuòricavareenergia
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Ilprocessodifusioneavvieneall’internodelSoleedituOeleStelle
Neutrone
Elio
Deuterio
Trizio
Energia
Fusione
ILPROCESSODIFUSIONENUCLEARE:UnoopiùnucleisonocompressialpuntotaledaunirsiaformareunnuovonucleorilasciandounaquanLtàdiENERGIA
OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellierienergiamassa
=
Lafusionedeinucleiproduceenergia:perché?
quandopiùnucleonisiunisconoperformareunnucleosihaunadiminuzionedellamassa.
lamassa«scomparsa»èl’energiacineLcadeineutroniprodo`
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Lafusionedeinucleiproduceenergia:ilcombusLbile
IlcombusLbile
DeuterioTrizio
Ildeuteriositrova :≅33grammiognimillelitri
Iltriziosio`ene(metalloalcalino
presentenellacrostaterrestre):
≅10grammidiTrizioognikgdiLiLo
q Con33gdicombusLbiledafusionesipotrannooOenere1GWh
q Circa100voltel’energiaprodoOaconunatonnellatadipetrolio
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Sognonumero2e4
Geograficamentedistribuita
eInpra7caInesauribile
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L’energiadallafusionedinuclei:comefare?
q Fornireenergiaq Riscaldaregliatomiq SufficienteenergiacineLca
q Forzanucleareforteq Agisceall'internodeinucleiatomiciq Tieneassiemeprotonieneutroni
AVVICINAREinuclei
q InucleihannoentrambicaricaposiLvaq Repulsionetracarichediugualesegnoq ForzaeleOromagneLca 10-15mt
+
+
distanza≤10-15metri
≈10-100milionidigradi°C
L’energiadallafusionedinuclei:comefare?
q Centrodelsole≈10milioni°Cq Coronasolare≈10000°Cq Fusionedilaboratorio≈100milioni°C
q GasIonizzatoq EleOronieIoni
1eVè10000°C=104°CUnitàdimisuradell’energia(eleOromagneLsmoechimica)
q Latemperaturadiungasdescrive
q Relazionetra
LatemperaturanoilamisuriamoineV
“IONI”:atomiprivaLdiunaparteotu`glieleOroni
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L’energiadallafusionedinuclei:comefare?=>
Confinamentoinunaregionedispaziolimitata
q Mantenerela
q per
q maggiornumerodireazioniperunitàdivolume
perraggiungeretemperatureparagonabiliaquelledelSole
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Energiadafusione:sipuòprovareconunconfinamentomagneLco…
LaForzadiLorentz
hadellelineediforza
q leparLcellecarichepercorronounmotoaelicaintornoadesse
q IntensicampimagneLciq Superficiconcentrichediforma
toroidalechiuseq Lineediforzaelicoidali
q Lelineediforzavengonocurvateq Sichiudonosusestesseq “Circuito”magneLco LeparLcelle
carichesonoconfinateinunaregionedispaziodefinita
CIAMBELLA
“B”:ilcampomagneLco
ComesimisuralaforzadiuncampomagneLco? Tesla
Fusionenucleare: B≅10Tesla
B≅10μTeslaCampomagneLcoterrestre
LazonadispaziocircostanteunmagnetesichiamacampomagneLco
ParLcellecaricheinmovimento CampoMagneLcoCorrenteEleOrica
Lineediforza:direzioneeversodelcampomagneLco
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RAGGIOMINOREDELTORO 30CM
RAGGIOMAGGIOREDELTORO ≅1METRO
CORRENTEDELPLASMA
≅1MILIONEDIAMPERE
CAMPOMAGNETICOTOROIDALE 8TESLA
FTU:raffreddatoinAzotoliquido=>≅-200°C=>8Tesla
IlTokamakFTU
Sognonumero3
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Intrinsecamentesicura
Energiadafusione:sipuòprovareconunconfinamento”INERZIALE”…
ConfinamentodelplasmaconcampimagneLci
Confinamentoinerziale
Bilancio
3x1021m-3kevsec≥Tempodiconfinamento
Densitàdelplasma x
Energia dalplasma
Energia dalplasma
Densitàbasse
Densita`alte
Bassitempidiconfinamento
AlLtempidiconfinamento
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Temperaturax
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Energiadafusione:sipuòprovareconunconfinamento”INERZIALE”…
q UnasfereOadicombusLbilevienecompressaadalLssimepressioni
q Siinnescanoreazionidifusioneportandolaatemperatureelevate
…comefare:
2.2mm
irraggiamentodellasferacondeifascidilucelaseradaltapotenza
primachesidisaggreghi
Ilprocessodicompressione:
IltempodisfruOamento
:100-1000voltemaggiorediquelladeisolidi
ABC:unlaserperlafusione
q Unimpiantolaseradaltaenergia:100joule
q Duefascidiluceinfrarossachecolpisconocontemporaneamenteilbersaglio
q in3miliardesimidisecondoq suun’areadi50milionesimidi
metroquadroOpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri
q 30miliardidiWaO
q 1015w/cm2
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ProtoSphera:comenellenebulosedelcielo
unacolonnadiplasma
1) Instabilità,perditadiequilibrio
2) “riconnessionedellelineedicampomagneLco”
GeOodigasArgonconperditadiequilibrio(Kink)
Nebulosadelgranchio
Inducelaformazionediunanellodiplasma
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ProtoSphera:comenellenebulosedelcielo
UnmilionedivoltepiùpotentedegliaOualirazzichimici
ConversionedienergiamagneLcainenergiacineLca
propulsionespazialeafusione
obieNvo
PressionecineLcadelplasma
PressionemagneLcadiconfinamento
q Sullestelleè≅1q Tokamakè≅0,01q Protospheraè≅0,1
Ugellodiscarico
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Energiadafusione:qualiledifficoltàdarisolvere?
ilmotodiunfluidoturbolentononèdeltuOoconosciuto
q Prestazionideimateriali(caricotermico,saldature,giunzioni…)
q GrandicorrenLneiconduOori
FronLeredellafisicaconosciuta:
FronLeredellatecnologia:
collassoimprovvisodelplasmaancoracaldoconperditarepenLnadelconfinamento
Controllodeifenomenididisruzione
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Sognonumero1
Quandosupereremoquestedifficoltà..chefaremo?
EnergiaPulita
q Radioa`voavitabreve(12.4anni)q ProdoOoaciclochiusoall’internodel
reaOoreTrizio:
NONproducescorieradioa`ve
NONproduceCO2
Traguardo:ilreaIore
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Workinprogress
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Postazionidiriferimento
ABC:unlaserperlafusione
Allascopertadell’eleOromagneLsmo
FTU:unastellainunaciambellamagneLca
L’eleOromagneLsmoelafusionenucleare
PROTO-SPHERA:versoifuturipropulsoriafusione
“Howdoyouknowsomuch?”“Iaskedthem”
McCoyandSpock(StarTrek)
BuonLavoro…atuNnoi!
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