sabato 1 novembre 2008

International Thermonuclear Experimental Reactor - Tecnologia e sviluppo del reattore a fusione nucleare di prossima generazione.

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FONTE

ITER (che in origine significava International Thermonuclear Experimental Reactor, e in seguito è stato usato con il significato originale latino, cammino) è un progetto internazionale che ambisce a costruire un reattore a fusione con un bilancio positivo di energia.
Nello specifico ITER è un reattore deuterio-trizio. Verrà costruito a Cadarache, nel Sud della Francia da un consorzio di Unione Europea, Russia, Cina, Giappone, Stati Uniti d'America, India e Corea del Sud. Il costo previsto è di 10 miliardi di euro. Il progetto finale è ancora in fase di elaborazione.
Il reattore a fusione ITER è una sperimentazione che deve fornire indicazioni sulla fisica del plasma che permetta di avere una reazione di fusione stabile. Inoltre in ITER verranno testate alcune soluzioni tecnologiche necessarie per la futura centrale elettrica a fusione (DEMO)

I dati tecnici sono i seguenti:
Altezza edificio: 24 m
Larghezza edificio: 30 m
Raggio esterno del plasma: 6,2 m
Raggio interno del plasma: 2 m
Temperatura di plasma: 1,5 * 108 K
Potenza in uscita: 500-700 MW
Volume di plasma: 837 m³
Superficie del plasma: 678 m²
Campo magnetico toroidale al raggio maggiore del plasma: 5,3 T
Durata dell'impulso di fusione: >300 s
Rendimento: >10
Attraverso queste specifiche tecniche ITER viene pensato per produrre energia in quantità almeno 10 volte superiore a quella necessaria per innescare il processo di fusione e sostenerlo.
Il superamento della soglia del bilancio energetico (criterio di Lawson) della fusione è un obiettivo primario fino ad ora mai raggiunto e propedeutico a un uso della fusione in termini di energia per uso civile.
In una fase iniziale l'energia in sovrappiù prodotta dal plasma sarà asportata con uno shielding blanket (mantello schermante) refrigerato ad acqua. Almeno fino al 2025 non è previsto l'inserimento nella macchina di un breeding blanket (mantello per la produzione di trizio). Il trizio necessario per il mantenimento della reazione di fusione (circa 240 g/d) dovrà essere approvvigionato da fonti esterne (i reattori a fissione classe CANDU, moderati ad acqua pesante).
Il primo plasma dovrebbe essere generato, secondo la tabella di marcia entro la fine del 2016 e dovrebbe portare le sperimentazioni verso un mantenimento di questo stato per qualche minuto.

Obiettivi di fisica:

Gli obiettivi ingegneristici di ITER passano anche attraverso il superamento di alcuni obiettivi di fisica di un plasma ad alta temperatura di deuterio-trizio. Questi obiettivi si possono così riassumere:
dimostrare la fattibilità di operare con plasmi aventi caratteristiche vicine a quelle di un plasma da fusione; in particolare, dimostrare che le particelle alfa, prodotte dalle reazioni di fusione, riscaldino efficientemente la parte centrale del plasma stesso;
dimostrare l'efficacia del sistema di rimozione delle particelle alfa in eccesso dal centro del plasma: esso è basato su una configurazione a X del campo magnetico, detta divertore. Il divertore è utilizzato ampiamente negli esperimenti tokamak esistenti, ma non è stato mai utilizzato nelle condizioni di alte temperature che saranno tipiche di ITER;
provare i sistemi di riscaldamento del plasma, in particolare le antenne a radiofrequenza e gli iniettori di atomi neutri; verificare l'interazione di questi metodi di riscaldamento con le particelle alfa prodotte dalla fusione.

Positività di ITER:

Ottima alternativa di fronte all'esaurimento ed all'insostenibilità ambientale delle fonti fossili (Petrolio, Carbone, Gas, etc);
I reagenti che intervengono nelle reazioni di fusione abbondano in natura e sono equidistribuiti sul pianeta, fatto questo che potrebbe almeno in parte contrastare l'aumento di conflitti globali per l'accaparramento di fonti energetiche naturali;
Elimina i problemi legati alla fissione nucleare in materia di sicurezza dell'impianto, sicurezza militare nazionale ed internazionale: un reattore non controllato si spegne.
Nessun rischio di esplosione o intossicazione radioattiva in caso di fallimento del controllo del processo di fusione.
Nessuna emissione di gas serra,
Nessun trasporto di materiale contaminante: Deuterio e Litio (da cui si ricava il Trizio) abbondano in natura.
Bassa radioattività dei materiali sottoposti a flusso neutronico che decade con tempi dell’ordine dei decenni consentendone un agevole trattamento.
In caso di incidente il peggiore isotopo che potrebbe essere messo in circolazione è il trizio, che decade in 12,3 anni. Esperimenti di rilascio controllato di trizio nell'atmosfera hanno mostrato che l'attivazione del suolo nell'area contaminata scende in circa un anno al livello del background.

Successori:
Come già indicato gli obiettivi dell'ITER sono la realizzazione di un reattore a fusione in grado di produrre più energia di quanta ne venga consumata e in grado di sostenere la fusione nucleare per un tempo superiore ai pochi secondi degli esperimenti analoghi.ITER non è progettato per produrre energia elettrica, questo compito è assegnato al progetto successivo chiamato DEMO. DEMO sarà un progetto più grande e costoso di ITER dato che sarà necessario realizzare delle strutture sensibilmente più complesse per la produzione del trizio direttamente nell'impianto (blanket). Inoltre le necessità di efficienza nella produzione di energia costringono ad usare refrigeranti diversi dall'acqua (a differenza di come avviene in ITER), richiedendo tecnologie più avanzate e, quindi, più costose.

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