LaFusioneNucleareperlaproduzionedienergia

OpendaydellaRicerca

CentroRicercheENEAFrasca729se:embre2017Ore16:00–22:00

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

Ilproblemadell’energia:perché?

q  Esaurimentorisorse“fossili”:q  ≅110anniperilcarboneq  ≅58anniperilgasnaturaleq  ≅51anniperilpetrolio

livellodibenessereequalitàdellavita

q  domandainforteaumento(Paesiinviadisviluppo)

PROBLEMA?

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

q  riserveenergeLchecostanLq  prezzirelaLvamentestabili(increscita)

Ilproblemadell’energia:perché?

Disparitàdellivellodibenessereraggiunto

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca8-LoriGabellieri

mantenereemigliorarelostatoaOuale

:aumentareillivellodibenessere

Scolarizzazione

Duratadellavita

Comfort

INQUINAMENTO

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca8-LoriGabellieri

Laricerca…dellafontedienergia

Rinnovabili1.   Pulita2.   Nonesauribile3.   Sicuraintrinsecamente4.   Geograficamente

distribuita

Lafusionedeinucleiproduceenergia:ilsognodell’umanità

q  Alcentrodiunatomoq  Protoni(caricaposiLva)q  Neutroni(prividicaricaeleOrica)

Dallereazionitranucleisipuòricavareenergia

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

Ilprocessodifusioneavvieneall’internodelSoleedituOeleStelle

Neutrone

Elio

Deuterio

Trizio

Energia

Fusione

ILPROCESSODIFUSIONENUCLEARE:UnoopiùnucleisonocompressialpuntotaledaunirsiaformareunnuovonucleorilasciandounaquanLtàdiENERGIA

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellierienergiamassa

=

Lafusionedeinucleiproduceenergia:perché?

quandopiùnucleonisiunisconoperformareunnucleosihaunadiminuzionedellamassa.

lamassa«scomparsa»èl’energiacineLcadeineutroniprodo`

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

Lafusionedeinucleiproduceenergia:ilcombusLbile

IlcombusLbile

DeuterioTrizio

Ildeuteriositrova :≅33grammiognimillelitri

Iltriziosio`ene(metalloalcalino

presentenellacrostaterrestre):

≅10grammidiTrizioognikgdiLiLo

q  Con33gdicombusLbiledafusionesipotrannooOenere1GWh

q  Circa100voltel’energiaprodoOaconunatonnellatadipetrolio

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

Sognonumero2e4

Geograficamentedistribuita

eInpra7caInesauribile

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

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

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

L’energiadallafusionedinuclei:comefare?=>

Confinamentoinunaregionedispaziolimitata

q  Mantenerela

q  per

q  maggiornumerodireazioniperunitàdivolume

perraggiungeretemperatureparagonabiliaquelledelSole

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

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

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

RAGGIOMINOREDELTORO 30CM

RAGGIOMAGGIOREDELTORO ≅1METRO

CORRENTEDELPLASMA

≅1MILIONEDIAMPERE

CAMPOMAGNETICOTOROIDALE 8TESLA

FTU:raffreddatoinAzotoliquido=>≅-200°C=>8Tesla

IlTokamakFTU

Sognonumero3

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

Intrinsecamentesicura

Energiadafusione:sipuòprovareconunconfinamento”INERZIALE”…

ConfinamentodelplasmaconcampimagneLci

Confinamentoinerziale

Bilancio

3x1021m-3kevsec≥Tempodiconfinamento

Densitàdelplasma x

Energia dalplasma

Energia dalplasma

Densitàbasse

Densita`alte

Bassitempidiconfinamento

AlLtempidiconfinamento

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

Temperaturax

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

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

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

ProtoSphera:comenellenebulosedelcielo

unacolonnadiplasma

1)  Instabilità,perditadiequilibrio

2)  “riconnessionedellelineedicampomagneLco”

GeOodigasArgonconperditadiequilibrio(Kink)

Nebulosadelgranchio

Inducelaformazionediunanellodiplasma

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

ProtoSphera:comenellenebulosedelcielo

UnmilionedivoltepiùpotentedegliaOualirazzichimici

ConversionedienergiamagneLcainenergiacineLca

propulsionespazialeafusione

obieNvo

PressionecineLcadelplasma

PressionemagneLcadiconfinamento

q  Sullestelleè≅1q  Tokamakè≅0,01q  Protospheraè≅0,1

Ugellodiscarico

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

Energiadafusione:qualiledifficoltàdarisolvere?

ilmotodiunfluidoturbolentononèdeltuOoconosciuto

q  Prestazionideimateriali(caricotermico,saldature,giunzioni…)

q  GrandicorrenLneiconduOori

FronLeredellafisicaconosciuta:

FronLeredellatecnologia:

collassoimprovvisodelplasmaancoracaldoconperditarepenLnadelconfinamento

Controllodeifenomenididisruzione

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

Sognonumero1

Quandosupereremoquestedifficoltà..chefaremo?

EnergiaPulita

q  Radioa`voavitabreve(12.4anni)q  ProdoOoaciclochiusoall’internodel

reaOoreTrizio:

NONproducescorieradioa`ve

NONproduceCO2

Traguardo:ilreaIore

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca8-LoriGabellieri

Workinprogress

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

Postazionidiriferimento

ABC:unlaserperlafusione

Allascopertadell’eleOromagneLsmo

FTU:unastellainunaciambellamagneLca

L’eleOromagneLsmoelafusionenucleare

PROTO-SPHERA:versoifuturipropulsoriafusione

“Howdoyouknowsomuch?”“Iaskedthem”

McCoyandSpock(StarTrek)

BuonLavoro…atuNnoi!

OpenDaydellaRicerca2017ENEAFrasca=-LoriGabellieri

lori.gabellieri@enea.it