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OrizzontEnergia

Nucleare: Da EUROfusion 60 mln per super laboratorio di ricerca sulla fusione

Passi in avanti per uno dei più ambiziosi progetti di ricerca europei nel settore della produzione di energiaenergia
Fisicamente parlando, l'energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e le forme in cui essa può presentarsi sono molteplici a livello macroscopico o a livello atomico. L'unità di misura derivata del Sistema Internazionale è il joule (simbolo J)
da fusione nuclearefusione nucleare
È una reazione nella quale due atomi leggeri si fondono per dare origine ad un atomo più grande che possiede una massa inferiore alla somma delle masse dei singoli atomi che hanno preso parte alla reazione. Questo accade perché la massa si trasforma in energia secondo la famosa relazione di Einstein:

E = mc2

La fusione è un processo difficile da realizzare perché temperature molto elevate (dell'ordine dei 100 milioni di °C) per vincere la repulsione elettrica. A fronte di tale complessità realizzativa ad oggi non esistono reazioni a fusione controllate, ma solo non controllate (ad esempio la bomba atomica ad idrogeno, detta bomba H). Per tali ragioni non esistono al mondo reattori nucleari a fusione per la generazione elettrica, anche se questo rappresenta un'importante filone di ricerca e studio.
[1][1]: nei primi mesi del 2018 dovrebbe infatti prendere il via la realizzazione della Divertor tokamak test facility (DTT), un'infrastruttura strategica nella roadmap verso la fusione.

Si tratta di un laboratorio scientifico-tecnologico fra i più grandi d’Europa che prevede investimenti pubblici e privati per 500 milioni di euro e l’impiego di oltre 1500 persone altamente specializzate, direttamente e nell’indotto. Al progetto, che sarà realizzato in Italia, contribuirà EUROfusion il consorzio europeo cui è affidata la gestione delle attività di ricerca sulla fusione nuclearenucleare
Forma di energia derivante dai processi che coinvolgono i nuclei atomici (fissione e fusione).
che ha appena previsto un finanziamento da 60 milioni di euro. Ad annunciarlo, nel corso di un’audizione sul Progetto di fusione nucleare ITER alla Commissione Attività produttive della Camera, il Presidente dell’ENEA Federico Testa.

“Ai fondi decisi da EUROfusion dovrebbero adesso aggiungersi altre risorse a livello nazionale, tra cui i 40 milioni di euro messi a disposizione dal Miur con la delibera Cipe del 3 agosto scorso e gli altri 40 impegnati dal Mise a partire dal 2019, per un contributo da erogare nei 4 anni successivi[2][2]ha dichiarato Testa.

“I prossimi passi – ha aggiunto – saranno l’avvio di un percorso trasparente di manifestazione di interesse dalle regioni che potrebbero essere interessate ad ospitare questa infrastruttura. Alcune –e le ringraziamo per questo – hanno già fatto pervenire le loro proposte. L’obiettivo è di individuare l’area che può offrire le migliori opportunità di localizzazione per l’ENEA e il Paese”.

“Più in generale  – ha concluso Testa – la realizzazione di questa infrastruttura strategica, che oltre all’ENEA vede il coinvolgimento di numerose istituzioni di ricerca, università e imprese, è un  ottimo risultato per l’Italia nella prospettiva di produrre energia in modo sostenibile, contribuire alla decarbonizzazione del sistema ed accompagnare l’industria italiana verso le frontiere più avanzate della ricerca sui materiali”.

Ideata dall’ENEA in collaborazione con CNR, INFN, Consorzio RFX, CREATE e alcune tra le più prestigiose università del settore, la DTT nasce quale ’anello’ di collegamento tra i grandi progetti internazionali di fusione nucleare ITER e DEMO (il reattore che dopo il 2050 dovrà produrre energia elettricaenergia elettrica
Forma di energia ottenibile dalla trasformazione di altre forme di energia primaria (combustibili fossili o rinnovabili) attraverso tecnologie e processi di carattere termodinamico (ovvero che coinvolgono scambi di calore) che avvengono nelle centrali elettriche. La sua qualità principale sta nel fatto che è facilmente trasportabile e direttamente utilizzabile dai consumatori finali. Si misura in Wh (wattora), e corrisponde all'energia prodotta in 1 ora da una macchina che ha una potenza di 1 W.
da fusione nucleare) per fornire risposte, scientifiche, tecniche e tecnologiche a problematiche di grande rilievo quali la gestione dei grandi flussi di potenzapotenza
Grandezza data dal rapporto tra il lavoro (sviluppato o assorbito) e il tempo impiegato a compierlo. Indica la rapidità con cui una forza compie lavoro. Nel Sistema Internazionale si misura in watt (W).
prodotti dal plasmaplasma
Stato di aggregazione della materia (oltre a quello solido, liquido e aeriforme) costituito da un insieme di elettroni e nuclei atomici che, a differenza degli atomi neutri, reagiscono sia ai campi magnetici che a quelli elettrici. Di plasma sono costituiti tutti i corpi celesti tranne i pianeti.
combustibile e i materiali da usare come ‘contenitore’ a prova di temperature elevatissime.

Tecnologie avanzate e ricadute per le imprese

Dalla realizzazione della DTT sono attese ricadute di grande rilievo per tutta la comunità scientifica e le aziende italiane ed europee. Ad oggi, la ricerca sulla fusione ha portato risultati rilevanti in termini scientifici ed economici con ricadute significative per le imprese italiane. In ITER, ad esempio, sono coinvolte, a vario titolo, oltre 500 industrie italiane, fra cui Ansaldo Nucleare, ASG Superconductors (Gruppo Malacalza), SIMIC, Mangiarotti, Walter Tosto, Delata TI, OCEM Energy Technology, Angelantoni Test Technologies, Zanon, CECOM e il consorzio ICAS tra ENEA, Criotec e Tratos, che si sono aggiudicate gare per quasi un miliardo di euro, circa il 60% del valore delle commesse europee per la produzione della componentistica ad alta tecnologia. E l’obiettivo è di generare nuovi contratti per altre centinaia di milioni di euro nei prossimi 5 anni.

Alla base della DTT c’è la stessa tecnologia impiegata per ITER, ma con in più la possibilità di eseguire test utilizzando tecniche brevettate dall’ENEA. DTT sarà un cilindro ipertecnologico alto 10 metri con raggio 5, all’interno del quale saranno confinati 33 metri cubi di plasma alla temperatura di 100 milioni di gradi con una intensità di corrente di 6 milioni di Ampere (pari alla corrente di sei milioni di lampade) e un carico termico sui materiali fino a 50 milioni di watt per metro quadrato (oltre due volte la potenza di un razzo al decollo).

Il plasma “scaldato” lavorerà ad una temperatura di oltre 100 milioni di gradi, i 26 km di cavi superconduttori, in niobio e stagno e i 16 km di quelli in niobio e titanio, distanti solo poche decine di centimetri, saranno a 269 °C sotto zero. Grazie a materiali superconduttori di ultima generazione realizzati dall’ENEA in collaborazione con l’industria di settore, il plasma all’interno di DTT raggiungerà  una densità di energia confrontabile a quella del futuro reattore. Bersaglio di tutta la sorgente di potenza, il divertore, elemento chiave del tokamak e il più “sollecitato” dalle altissime potenze, composto di tungsteno o metalli liquidi, rimuovibili grazie a sistemi altamente innovativi di remote handling.

Italia leader nella ricerca sulla fusione

L’Italia ha conquistato un’indiscussa leadership nel campo della fusione: oggi il nostro Paese è tra i principali partner delle agenzie europee  EUROfusion e  Fusion for Energy (F4E) e contribuisce ai grandi programmi di ricerca internazionali: DEMO, Broader Approach ed ITER, l’International Thermonuclear Experimental Reactor in via di realizzazione a Cadarache, nel sud della Francia.

Il Dipartimento Fusione e Tecnologie della Sicurezza Nucleare dell’ENEA con i Centri di Ricerca di Frascati e del Brasimone  è un punto di riferimento di eccellenza riconosciuto a livello nazionale e internazionale. I suoi ricercatori sono stati tra i primi a realizzare impianti per lo studio dei plasmi a confinamento magnetico, macchine per la fusione  come il Frascati Tokamak (FT) e il Frascati Tokamak Upgrade (FTU).

Contributi sostanziali vengono forniti nei campi della superconduttività, dei componenti interfacciati al plasma, della neutronica, della sicurezza, del remote handling e della fisica del plasma. E negli ultimi 20 anni, nelle attività sulla fusione sono nati oltre 50 brevetti con ricadute significative per lo sviluppo e la competitività delle industrie nazionali.

Oggi l’ENEA è coordinatore del programma nazionale di ricerca sulla fusione e del consorzio ICAS (Italian Consortium for Applied Superconductivity) che ha un ruolo attivo nella produzione di componenti nell’ambito del Broader Approach e di ITER.  

ITER è un progetto mondiale da 20 miliardi di euro al quale partecipano Cina, Giappone, India, Corea del Sud, Russia, USA e UE, concepito per dimostrare la fattibilità della produzione di energia da fusione realizzando a Cadarache, in Francia, un reattore sperimentale alto 30 metri e dal peso di 23 mila tonnellate che dal 2050 dovrà produrre energia elettrica.  Si tratta di un’impresa tecnologica ed ingegneristica fra le più grandi e complesse a livello mondiale, fortemente incentrata su collaborazione e sinergie fra ricerca e industria in aree tecnologicamente avanzate.



[1][1] La fusione nucleare è un processo inverso rispetto alla fissione nuclearefissione nucleare
Processo fisico che avviene nelle centrali nucleari, consistente nel "colpire" un nucleo atomico con neutroni per formare atomi più leggeri, in una sorta di reazione a catena in grado di sprigionare un enorme quantitativo di energia secondo la formula di Einstein E = mc2 (dove m è la massa dell'atomo coinvolto e c è la velocità della luce).
ed ha l’obiettivo di ottenere energia, rinnovabile, sicura, economicamente competitiva, senza scorie, inesauribile e in grado di sostituire  i combustibili fossili arrivando a riprodurre  l’energia delle stelle’, ovvero il meccanismo fisico che alimenta gli astri.

[2][2] Ad aprile la X Commissione della Camera ha approvato una risoluzione che impegna il Governo a favorire il progetto.

Data: 18/10/2017

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