g. bosia i congresso dfg 7 –8 aprile 2008 g. bosia attivita sulla fusione termonucleare

G. Bosia I congresso DFG 7 –8 Aprile 2008

ITER e’ un reattore a fusione sperimentale che si propone di dimostrare la fattibilita’ della produzione di energia elettrica mediante il processo di fusione termonucleare

ITER e’ anche un progetto internazionale in cui l’ Unione Europea ha una importante partecipazione finanziaria e di leadership

Il programma, della durata di 35 anni e’ iniziato da un anno presso il centro del CEA di Cadarache

ITER

Torino

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Reazioni di fusione

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Sistema di confinamento Tokamak

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Plasma nel Tokamak JET

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Guadagno termonucleare

• Confinement time scaling: E ~ R a BT

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Parametri della macchina ITER

Volume del plasma 1000 m3Btoroidale

5.3 T

Temperatura del plasma 8.7 keV . (100 M°K)

Corrente di plasma 15 MA

Densita’ del plasma 1020 m-3

Tempo confin. energia 3.5 sDurata dell’ impulso 300 sPotenza totale in ingresso 50 MWPotenza di Fusione 500 MWQ 10

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Risultati sperimentali e prospettive per ITER

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Riscaldamento del plasma

GHzm

qBf

ee 1702

MHzm

qBf

TT 552

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Sistemi di riscaldamento RF del plasma

Ion Cyclotron System Electron Cyclotron System

Array di 12 elementi (Loops) Frequenza: 40- 55 MHZ Potenza unitaria : 2.5 MW Potenza totale : 30. MW

Array di 24 elementi (Guide corrugate) Frequenza: 170 GHZ Potenza unitaria : 1.0 MW Potenza totale : 24. MW

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Attività a Torino

Il lavoro svolto a Torino :

• E’ in collaborazione con alcuni Laboratori Europei (CEA, IPP, UKAEA) associati al programma di R&D di ITER.

• Utilizza risorse del programma di R&D del progetto ITER e dell’ EFDA (European Fusion Development Agreement) dell’ Unione Europea.• Avviene sotto il coordinamento della agenzia della Unione Europea “Fusion for Energy” che ne gestisce i programmi e assegna i finanziamenti, basandosi su richieste dell’ ITER Central Team

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Temi di ricerca

Contributi al programma di ricerca e sviluppo dei sistemi di riscaldamento di ITER:

• Studi di ottimizzazione dell’ accoppiamento antenna/plasma

• Sviluppo di prototipi di antenna per testare sperimentalmente aspetti critici del progetto

• Progettazione di sistemi per il controllo del flusso di potenza e di adattamento di impedenza

• Analisi elettromagnetica di componenti

• Studi di interfaccia tra il sistema di lancio e plasma

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Attività sui sistemi di riscaldamento HF

• Ottimizzazione dell’ accoppiamento col plasma

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Attività a Torino sui sistemi di riscaldamento HF

Side viewArtist view

Progettazione di sistemi per il controllo del flussi di potenza e di adattamento di impedenza

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47.5 MHz47.5 MHz

Attività sui sistemi di riscaldamento

.

Modulo di campo elettrico

Distribuzione di corrente HF

Progettazione di sistemi di adattamento di impedenza

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Attività sui sistemi di riscaldamento HF

Analisi elettromagnetica di componenti

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Attività sui sistemi di riscaldamento ICH

FrontBack

• Studi di interfaccia tra il sistema di lancio e plasma

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Attività sui sistemi di riscaldamento HF

• Sviluppo di prototipi per validare sperimentalmente aspetti critici del progetto

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m

Г

C1 (pF)

C2 (pF)

1

0.8

0.6

0.4

0.2

035.5

45.5c55.5

45.535.555.5

Perfectmatch

m ReZ R0 em ReZ R0 e

55.5

51.5

47.5

43.5

39.5

35.5

C2 (pF)

35.5 39.5 43.5 47.5 51.5 55.5

C1 (pF)

Perfectmatch

Maxload

resilience

m

Г

C1 (pF)

C2 (pF)

1

0.8

0.6

0.4

0.2

035.5

45.555.5

35.5 45.5 55.5

Perfectmatch

m ReZ R0 e

35.5 39.5 43.5 47.5 51.5 55.5

55.5

51.5

47.5

43.5

39.5

35.5C1 (pF)

C2 (pF)

Maxload

resilience

Perfectmatch

m ReZ R0 em ReZ R0 e

35.5 39.5 43.5 47.5 51.5 55.5

55.5

51.5

47.5

43.5

39.5

35.5C1 (pF)

C2 (pF)

Maxload

resilience

Perfectmatch

Analisi di sistema : Calcolo di condizioni di adattamento di impedenza

KP=0.0

KP=0.05

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Conclusione

• Lo sviluppo del progetto ITER richiede il contributo di una nuova generazione di ricercatori, che devono essere addestrati a costruire e poi ad operare e gestire il reattore.

• Il lavoro svolto a Torino sulla fusione nucleare e’ un inizio di attività il cui scopo principale e’ di introdurre giovani laureati nel campo della fusione nucleare, in modo da permettere la loro partecipazione a programmi di training post-doc della UE dedicati al progetto ITER.

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Progresso della fusione