DEMO: parte la progettazione ingegneristica

Il Consorzio EUROfusion, in occasione della conferenza di lancio di Horizon EUROfusion, ha annunciato che l’impianto dimostrativo di fusione nucleare DEMO (Demonstration Fusion Power Reactor) entrerà in funzione verso il 2050. Inizia quindi la progettazione ingegneristica dell’impianto, un passo avanti nella roadmap europea per portare la fusione dall’ambito puramente sperimentale alla produzione reale di energia elettrica. L’annuncio arriva dopo il risultato record di 59 MJ ottenuto nel JET (Joint European Torus) con deuterio-trizio: 11MW in 5 secondi, a fronte dei 33MW di potenza di riscaldamento immessa. In DEMO si userà deuterio-trizio come combustibile e si prevede una potenza elettrica alla rete di 500 MW. L’obiettivo infatti è 2000MW di potenza di fusione, che diventano circa 2400MW di potenza termica (a causa della moltiplicazione energetica nel blanket e del connesso riscaldamento del plasma), che risulta in circa 900MW di potenza elettrica – di cui 400MW è reimmessa nel sistema per mantenerlo acceso. Link al comunicato stampa     Un po’ di chiarezza La fusione nucleare è il meccanismo che vediamo verificarsi nelle stelle, inverso alla fissione: anziché spaccare atomi pesanti, l’obiettivo è far fondere atomi leggeri (come gli isotopi dell’idrogeno) – liberando energia. Affinché gli atomi possano unirsi, è necessario portarli a temperature estremamente alte. In un tipo di macchina chiamato tokamak, il combustibile viene scaldato fino a che gli atomi si separano in ioni positivi e negativi, arrivando allo stato di plasma. Questo insieme di particelle cariche viene ‘intrappolato’, o meglio confinato, da un campo magnetico: in questo modo non tocca le pareti interne della macchina. Gli impianti a fusione funzionano quindi come un amplificatore di energia, e parte della dimostrazione sperimentale risiede appunto nel riuscire a verificare che riusciamo tecnologicamente ad estrarre maggiore energia di quanta ne immettiamo. Horizon EUROfusion è il nuovo programma europeo di ricerca sulla fusione cofinanziato dalla Commissione Europea tramite Euratom. EUROfusion comprende circa 4800 scienziati da istituzioni di 29 Stati: 26 UE, Svizzera, Regno Unito e Ucraina. Di questo fanno parte 21 organizzazioni italiane coordinate da ENEA, tra queste l’Istituto per la scienza e tecnologia dei plasmi del consiglio nazionale delle ricerche (CNR-ISTP) e il Consorzio RFX. EUROfusion per il 2021-2025 ha a disposizione oltre 1 miliardo di euro, di cui 550 milioni da Euratom. L’Italia, secondo partner più importante dopo la Germania, ne riceverà il 16%, circa 90 milioni.   JET, ITER E DEMO… cosa cambia? Sono macchine simili, che incrementalmente ci avvicinano a sfruttare la fusione come fonte energetica. Riportiamo qui sotto alcuni parametri chiave Parameter JET (1997) JET (2021) ITER EU-DEMO Plasma radius 2.96 meters 2.96 meters 6.2 meters 9 meters Plasma volume 83 m3 79 m3 840 m3 2519 m3 Maximum plasma pulse duration 30 seconds, of which 5 seconds** at high power 30 seconds, of which 5 seconds** at high power 1000 seconds 2 hours Magnetic field 3.45 Tesla 3.45 Tesla 5.3 Tesla 5.9 Tesla Fusion power 16 MW heat 10-15 MW heat for 5 seconds** 500 MW* heat for more than 300 seconds (objective) 2000 MW of heat, 500 MW of electricity*** (objective) External plasma heating 24 MW heat 40 MW heat 50 MW heat 50 MW heat Performance (fusion power / external heating) 0.65 (realised) for 0.15 seconds, or 0.18 for 5 seconds** 0.25 to 0.375 for 5 seconds** (targeted) 10 (objective) 40 (objective) Produce electricity? No No No Yes First plasma 25 June 1983 << Dec 2025 ~2055 First tritium plasma 9 November 1991 (world’s first D-T plasma) << Dec 2035 ~2055                   * As an experiment that runs for a limited amount of time per day, ITER will not turn its excess fusion heat into electricity. That would be possible using existing technology, but would also increase the cost and complexity of the facility. ** JET’s high energy plasmas are limited in duration by its copper electromagnets, which are not cryogenically cooled. Superconducting magnets used in ITER and EU DEMO can stay active for as long as needed. *** EU DEMO targets 2000 MW fusion power, which becomes about 2400MW thermal power (due to energy multiplication in the blanket, and the attached plasma heating), which becomes ~900 MW electrical power, which in turn becomes 500MW (target) electrical power to the grid (~400 MW is recirculated to run the plant systems).

Enrico Fermi: centenario della laurea

Condividiamo con piacere questo ricordo dell’Università di Pisa, celebrando i 100 anni dalla laurea in Fisica di Enrico Fermi.   Era infatti il 4 luglio 1922 quando Fermi si laureava con il Professor Puccianti con una tesi sperimentale sulla diffrazione dei raggi X (“Studi sopra i raggi Röntgen”) presso la Regia Università di Pisa.   Consigliamo la lettura dell’articolo dell’Università di Pisa a questo link!

A Genova il 6/07: tavola rotonda e presentazione dell’ultima uscita

Il prossimo mercoledì 6 luglio saremo a Genova, presso l’Auditorium Confindustria, dalle 17.30Sarà occasione per la presentazione dell’ultimo libro del presidente Umberto Minopoli e per una tavola rotonda con importanti esponenti del mondo nucleare: Giuseppe Marino, Amministratore Delegato Ansaldo Energia Claudia Gasparrini, Ricercatrice Consorzio Eurofusion RFX Pierroberto Folgiero, Amministratore Delegato Fincantieri Ugo Salermo, Amministratore Delegato RINA modera: Antonia Ronchei, Direttore de Il Bollettino L’ingresso in sala sarà garantito fino a esaurimento posti: via San Vincenzo 2, 3° piano.     AGGIORNAMENTO: qualche foto dall’evento

Caro Letta, sul nucleare appoggia Calenda. Scrive Minopoli su Le Formiche

Condividiamo interamente da Le Formiche l’articolo contenente l’opinione del Presidente Minopoli.     Tra mozioni presentate, pronunciamenti delle forze politiche e di personalità rappresentative di esse, si va delineando, in questo Parlamento, uno schieramento favorevole alla ripresa del nucleare. Tendenzialmente maggioritario. L’intervento del presidente dell’Associazione Italiana Nucleare e autore di “Nucleare. Ritorno al futuro. L’energia a cui l’Italia non può rinunciare” (Guerini e Associati)   Azione di Carlo Calenda ha presentato una mozione parlamentare per “inserire il nucleare nel mix energetico italiano”. Altre forze politiche della maggioranza avevano preso iniziative analoghe. Azione, però, si spinge molto avanti: porta numeri e ragionamenti a sostegno. E avanza ipotesi ragionevoli, realistiche e di buonsenso.   Sarà interessante capire gli argomenti che si penserà di opporre a quelli di Azione. Intanto un calcolo interessante: tra mozioni presentate, pronunciamenti delle forze politiche e di personalità rappresentative di esse, si va delineando, in questo Parlamento, uno schieramento favorevole alla ripresa del nucleare, tendenzialmente, maggioritario. Qualcuno ci avrebbe scommesso fino a non molto tempo fa? Molti, pur non ostili al nucleare energetico, si spingevano, al massimo, a preconizzare il nucleare di un lontanissimo futuro (la quarta generazione, la fusione nucleare, quello di un’indistinta ricerca ecc.), sganciato dalle emergenze attuali del sistema energetico.   “Non c’è il tempo, si sosteneva, per immaginare un contributo del nucleare, alla soluzione dei problemi di breve e medio termine del sistema energetico italiano”. Certo, era lecito pensarla così sino alla fine del 2020, quando l’unica tappa decisiva sembrava fosse il 2050, il net zero e il raggiungimento della neutralità carbonica. Al tempo, il ricorso al nucleare, in Europa e nel mondo, sembrava un’opzione realistica per una transizione energetica che appariva troppo hard, costosa ed esposta al fallimento se affidata, esclusivamente, alle sole fonti rinnovabili. Per cui una ripresa generale, in Europa, della discussione sul contributo dell’energia nucleare alla decarbonizzazione. Gli ostili al nucleare, diciamo fino fine del 2020, sembravano consolarsi con una convinzione: certo che del nucleare che già c’è (il 10% ,in circa 33 paesi, della produzione elettrica mondiale) non si potrà fare a meno, come pensare di de-carbonizzare al 2030 e al 2050 senza il contributo di quell’elettricità non carbonica che già c’è? Ma, appunto, il nucleare si pensava di ridurlo ad un residuo: una fonte per chi ce lo ha già. Questa narrazione è franata nel 2021/2022 con due eventi che hanno rappresentato un turning point nelle strategie energetiche: la crisi dei prezzi del gas nell’agosto del 2021: la guerra russa nel febbraio del 2022. Hanno rappresentato la tempesta perfetta. Che ha rivoluzionato le discussioni sulla sicurezza energetica e, anche, complicato ancor più le prospettive della de-carbonizzazione e del net-zero. Ripresa dell’inflazione e spinte recessive, dall’agosto 2021, hanno accelerato e drammatizzato la condizione di dipendenza del ciclo economico, anzitutto europeo, dalla domanda di gas e petrolio. La guerra ucraina ha scoperchiato le conseguenze nefaste del cappio rappresentato dalle importazioni di gas russo sulle economie europee. L’Europa si è scoperta stretta nel più classico dei dilemmi, quello del prigioniero: le strategie individuali dominanti dei singoli (stati) determinano un equilibrio inefficiente. È apparso evidente che del gas russo, che pesa sull’economia europea per il 40%, occorresse liberarsi, ma “per sempre”, come ha tenuto a sottolineare il presidente Draghi. L’Europa, e più di tutti Italia e Germania che, dall’importazione di gas siberiano, dipendono più di tutti. Insomma, rispetto alle pacifiche discussioni sulla de-carbonizzazione, prima della crisi dei prezzi e della guerra, la transizione energetica ha assunto il carattere di una crisi energetica inedita, la più grave del secolo e con una urgenza sconosciuta: il cambiamento del mix energetico, non in un lontano futuro, ma nel prossimo quindicennio. Questa urgenza vale doppiamente per l’Italia. Il nostro mix energetico, per liberarsi del gas russo e per realizzare i targets climatici deve iniziare, da subito, una progressiva sostituzione di gas con elettricità negli usi finali di energia. La mozione di Calenda indica in circa il 160% l’aumento ipotizzabile di energia elettrica sul totale dei consumi finali. L’elettrificazione sarà il grande driver dei consumi energetici dei prossimi anni: da quelli legati alla digitalizzazione, ai trasporti, al riscaldamento, alla produzione di idrogeno, alla ricarica di batterie e sistemi di accumulo e, per finire , alle emergenze ambientali (siccità, acqua, irrigazione ecc.).   Sostituendo il gas, con cui noi facciamo tantissima energia elettrica, con che cosa produrremo questa elettricità? È noto che dovremo produrla con fonti non emissive di CO2 (solare, eolico, idroelettrico, geotermia, biomasse…nucleare). Idroelettrico e geotermia (e biomasse) potranno avere una penetrazione, purtroppo, non molto maggiore del contributo attuale, per ragioni di disponibilità aggiuntiva effettiva. È immaginabile, come qualcuno azzarda, che tutta l’elettricità aggiuntiva di cui avremo bisogno possa essere fornita dalle sole fonti rinnovabili, solari ed eoliche, intermittenti e non programmabili? La mozione di Azione ricorda che, per questo risultato, occorrerebbe immaginare, nel 2050, un aumento dei terawattora generati da rinnovabili del 470%, ad un tasso annuo di aumento, costante per 28 anni, di decine e decine di GW, in un paese in cui riusciamo ad oggi ad installare 1 o 2 GW eolico o solare in alcuni anni. Non è vero che la velocizzazione delle procedure autorizzative risolverà i limiti “strutturali” e fisici delle rinnovabili. Due su tutti: la disponibilità di suoli; l’incidenza del prezzo e della disponibilità di materie prime. Affidare alle sole rinnovabili la totalità del contributo alla crescita dei fabbisogni elettrici è un rischio strategico. Esattamente uguale, se non peggiore, a quello compiuto alla metà degli anni ’80, quando (anche cancellando dal nostro mix la presenza del nucleare) affidammo completamente agli idrocarburi da importazione la conformazione del nostro mix energetico ed elettrico, soprattutto. È saggio, dunque, immaginare un mix elettrico bilanciato, al 2050, di più fonti di generazione elettrica non emissive di CO2: intermittenti e continuative. La mozione di Azione indica un bilanciamento in cui, accanto a fonti rinnovabili che crescono, prepotentemente, di ben il 1250% (rispetto al 2021) figurano 40 GW di potenza nucleare ( più o meno 7/8 centrali di larga taglia). Si va delineando in Parlamento, uno schieramento tendenzialmente…