cercetarea În fuziunea termonuclear - euro-fusion.org · reactoare de fuziune, alte reac vii de...

40
Informa ii Generale CERCETAREA ÎN FUZIUNEA TERMONUCLEAR O Op iune Energetic pentru Viitorul Europei EURATOM

Upload: others

Post on 02-Sep-2019

14 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Info

rma

ii G

ener

ale

CERCETAREA ÎN FUZIUNEA TERMONUCLEAR

O Op iune Energetic pentruViitorul Europei

EURATOM

COMISIA EUROPEANDirectoratul General pentru CercetareCercetarea pentru Energia de Fuziune Termonuclear .Unit J6 Fusion Association AgreementsContact: Hugues DesmedtEuropean CommissionO ce CDMA 04/74B-1049 BrusselsTel. (32-2) 29-98987Fax (32-2) 29-64252E-mail: [email protected]

Sunte i interesa i în cercetarea tiin ifi c European ?

RTD Info este revista noastr trimestrial care v ine la curent cu evolu iacercet rii tiin ifi ce Europene (rezultate, programe, evenimente, etc.).Revista este publicat în Englez , Francez i German i este gratuit . Un exemplar gratuit sau abonamente se pot ob ine la:

European CommissionDirectorate-General for ResearchInformation and Communication UnitB-1049 BrusselsFax (32-2) 29-58220

E-mail: [email protected]

Internet: http://europa.eu.int/comm/research/rtdinfo/index_en.html

Comisia European

CERCETAREA ÎN FUZIUNEA TERMONUCLEAR

O Op iune Energeticpentru Viitorul Europei

Directoratul General pentru CercetareCercetarea pentru Energia de Fuziune Termonuclear

2005

Europe Direct este un serviciu care va r spunde la întreb rile pe care le ave i despre Uniunea European

Tel (gratuit):

00 800 6 7 8 9 10 11

NOT :

Comisia European i orice alt persoan ce ac ioneaz în numele Comisiei Europene nu sunt responsabile pentru utilizarea informa iilor urm toare de c tre ter i. Autorii sunt în întregime responsabili pentru punctele lor de vedere exprimate în aceast publica ie, puncte de vedere care nu sunt în mod necesar cele ale Comisiei Europene.

O mul ime de informa ii adi ionale sunt disponibile pe Internet.Ele pot fi accesate pe serverul Europa (http://europa.eu.int).Informa iile de catalog pot fi g site la sfâr itul acestei publica ii.Luxembourg: O ce for O cial Publications of the European Communities, 2005ISBN 92-894-7729-6© European Communities, 2005Reproducerea acestei publica ii este posibil numai cu citarea sursei.Tip rit în Belgia

TIP RIT PE HÂRTIE ALB NECLORINAT

CON INUT

INTRODUCERE ÎN FUZIUNEA TERMONUCLEARNecesitatea unei surse sigure de energie 9Sursa de energie a stelelor 10Producerea energiei prin fuziune termonuclear 11Securitate 12Impactul asupra mediului 13Rezultate recente ale cercet rii fuziunii în câmp magnetic 14

PROGRAMUL EUROPEAN DE FUZIUNE TERMONUCLEARITER i strategia European pentru fuziune termonuclear 16Domeniul Cercet rii Europene în Fuziunea Termonuclear 18

CUM FUNC IONEAZ FUZIUNEA TERMONUCLEAR ?Fuziunea cu confi nare magnetica 20Principalele componente ale instala iilor TOKAMAK 22Înc lzirea plasmei 24Diagnostic i modelarea plasmei 25ITER, calea spre energia de fuziune termonuclear 26Tehnologie pe termen lung 28

Activit i de frontier în Europa 30Eiroforum 32Activit i de educa ie i training în Europa 33Dezvoltarea de alte arii high-tech ca urmare a activit ilorde R&D în Fuziunea Termonuclear 34

Referin e 35Despre “starmakers” 38DVD 39

8

Necesitatea unei surse sigure de energie

Economia Uniunii Europeane (UE) depinde de asigurarea unei surse de energie sigure i inepuizabile. Ast zi aceasta cerere este satisf cutîn principal de combustibilii fosili (petrol, c rbuni i gaze naturale) care reprezint 80 % din consumul total de energie. Aproape 67 % din combustibilii fosili utiliza i sunt importa i. În prezent, combustibilii fosili importa i furnizeaz aproximativ 50 % din necesarul de energie al UE, i se prevede ca pân în 2030 acesta va cre te la 70 %, în special din petrol.

Surse de energie sigure sunt necesare pentru a men ine standardul nostru de via . Cercet torii europeni lucreaz pentru a dezvolta o serie de tehnologii de producere în siguran a energiei în condi iiacceptabile pentru mediul înconjur tor. Fuziunea termonuclear este una dintre ele.

Pe termen lung, fuziunea termonuclear va furniza o op iune pentru o sursa de energie la scara larg care are un impact mic asupra mediului i rezerve de combustibil sigure i distribuite. Centralele electrice

de fuziune termonuclear vor fi convenabile, în particular, gener riienergiei pentru nevoile zonelor dens populate i zonelor industriale. De asemenea ele pot produce hidrogen pentru industria bazat pe hidrogen.

Aceast bro ur descrie munca desf urat de cercet torii europeni pentru a face energia fuziunii nucleare disponibil pentru benefi ciul societ ii.

10

Sursa de energie a stelelor

Fuziunea este procesul care alimenteaz cu energie Soarele i alte stele. Nucleele atomilor cu mas mic fuzioneaz i elibereazenergie. În centrul Soarelui, presiunea gravita ional imens permite desf urarea acestui proces la temperaturi în jurul a 10 milioane de grade Celsius.

Gazul înc lzit la aceste temperaturi devine o “plasm ” unde electronii sunt complet separa i de nucleele atomice (ioni). Plasma este a patra stare de agregare a materiei cu propriet ile ei specifi ce. Studiul acestor propriet i este scopul cercet rii în domeniul fi zicii plasmei. De i starea de plasm este stare rar întâlnit pe P mânt, mai mult de 99% din materia universului se afl a sub forma de plasm .

La o presiune mult mai mica (de 10 miliarde de ori mai mic decât în Soare) care se poate realiza pe P mânt, ar fi necesare temperaturi de 100 de milioane de grade Celsius pentru a ob ine energie pe baza reac iilor de fuziune termonuclear . Pentru a atinge aceste temperaturi este necesar înc lzirea puternic a plasmei i minimalizarea pierderilor prin inerea plasmei fi erbin i departe de pere ii incintei ce o con ine. Acest lucru se poate realiza prin plasarea plasmei într-o “cu c ” toroidal generat de câmpuri magnetice puternice, care previne evadarea particulelor înc rcate electric din plasm . Aceasta este cea mai avansat tehnologie i formeaz baza programului de fuziune european.

Producerea de energie prin fuziune

Reac iile de fuziune între 2 izotopi ai hidrogenului – deuteriu (D) itritiu (T) – furnizeaz baza pentru dezvoltarea primei genera ii de reactoare de fuziune, alte reac ii de fuziune necesitând temperaturi mai ridicate. Deuteriul este un izotop natural neradioactiv care poate fi extras din ap (în medie, câte 35 g din fi ecare metru cub de ap ).Nu exist tritiu în mod natural pe P mânt, dar poate fi produs din litiu (un metal u or, abundent în natur ) în interiorul reactorului de fuziune. Fiecare reac ie de fuziune produce o particul alfa (adicheliu) i un neutron de energie înalt .

Neutronii ies din plasm i sunt încetini i într-un “invelis” care înconjoar plasma. În acest invelis litiul este transformat în tritiu, care este introdus în camera depresurizat (reactor) ca icombustibil. C ldura generatde neutroni poate fi utilizat la producerea aburului care ac ioneazturbinele de generare a electricit ii.Pentru a furniza energie unui oracu 1 milion de locuitori pentru 1 an, o central de fuziune termonuclearva necesita o cantitate de combustibil nuclear ce ar putea fitransportat de un singur camion.

D+T 4He+n+17,6 MeV

Reac ia de fuziune termonuclear

Schema unui reactor de fuziune termonuclear din viitor

Magnet supraconductorD+T

Plasma

P tura(con ine Litiu)

Structura de ecranare

Schimb tor de c ldur Incinta vidat

Vacuum

Boiler cu aburi Turbina igeneratorul

Putereaelectric

Heliu

Tritiu iheliu

Tritiu

Combustibilde deuteriu

12

Un reactor de fuziune termonucleareste ca un arz tor de gaz în care combustibilul injectat în sistem este ars. Dac la un moment dat existfoarte pu in combustibil în camera de reac ie (aproximativ 1 g D-T într-un volum de 1000 m3) a a încât furnizarea combustibilului ar fi întrerupt , reac iilede fuziune ar mai dura doar câteva secunde. Orice func ionare defectuoasa dispozitivului ar cauza r cirea plasmei i oprirea reac iilor de fuziune.

Combustibilii de baza ai fuziunii, deuteriu i litiu, precum i produsul de reac ie, heliu, nu sunt radioactivi. Combustibilul intermediar radioactiv, tritiul, se descompune destul de repede (timpul de înjum t ire este de 12,6 ani) i descompunerea produce 1 electron

(radia ie beta) de energie foarte joas . În aer, electronii pot c l tori numai câ ivamilimetri i nu pot penetra nici o foaie de hârtie. Totu i, tritiul este periculos dac este asimilat în corpul uman, astfel încât, trebuie luate m suri speciale de siguran pentru a lucra cu tritiu.

Deoarece tritiul este produs local pentru men inerea reac iilor de fuziune în camera reactorului, nu este necesar transportul de combustibil radioactiv la centrala de fuziune termonucleara.

Securitate

Instala ia de tratare a tritiului

Energia generat de reac iile de fuziune va fi utilizat în acela i fel ca i ast zi, de exemplu pentru generarea de electricitate, c ldur pentru

uz industrial, sau pentru producerea hidrogenului.

Consumul de combustibil al centralei de fuziune termonuclear va fi extrem de redus. O central de fuziune termonuclear de 1 GW va necesita aproximativ 100 kg deuteriu i 3 tone de litiu natural pentru a opera un an, generând astfel 7 miliarde de kWh. O termocentral pe c rbuni ar necesita aproximativ 1,5 milioane tone combustibil pentru a genera aceea i energie!

Reactoarele de fuziune termonuclear nu produc gaze cu efect de seri al i poluan i care pot d una mediului i care pot produce schimb ri

climatice.

Neutronii genera i prin reac ii de fuziune activeazmaterialele din jurul plasmei. Alegerea cu grij a materialelor pentru aceste componente va permite eliberarea lor de regimul materialelor inute sub control ( i posibil reciclate) la aproximativ 100 de ani dup întreruperea oper riicentralei electrice. Din aceste motive, reziduurile de la instala iile de fuziune termonuclear nu vor fi o povar pentru genera iileviitoare.

Impactul asupra mediului

Instala ia Europeana Tokamak JET (Culham-UK)

14

Rezultate recente ale cercet rii fuziunii nucleare în câmp magnetic

Instala ia tokamak europeana JET (Joint European Torus) localizat la Culham (MB) este cea mai mare instala ie de fuziune din lume i singura capabil s lucreze cu un amestec de combustibil D-T. JET a îndeplinit toate obiectivele ini iale i le-a i dep it în unele cazuri. În 1997 ea a atins un record de 16 MW în produc iade putere prin reac ii de fuziune termonuclear .

În Europa exist un num r de facilit i experimentale importante care contribuie la formarea unei baze de date necesar dezvolt riitehnologiei de producere a energiei prin fuziune termonuclear . Una din realiz rile recente remarcabile este marea instala ie tokamak TORE SUPRA din Fran a, pe care se studiaz starea cvasi sta ionar de func ionare a reactoarelor de fuziune termonuclear . În 2003 aceasta a produs o desc rcare în plasm de înalt performan cu durata de 6 minute i 30 de secunde. Energia total injectat pentru a men ineplasma în acest timp, i care de asemenea a trebuit extras sub forma de c ldur , a fost de peste un Gigajoule (o mie de milioane de Joule – sufi cient pentru a fi erbe 3 tone de ap ).

Timpul (s)Puterea de fuziune termonuclear

Pute

rea

de fu

ziun

e te

rmon

ucle

ar (M

W)

Tore Supra (Cadarache, F) plasm ultra performant de desc rcare cu o durat record

O m sur simpl a performan elor este factorul de merit, Q, care reprezint raportul dintre puterea produs prin reac iile de fuziune termonuclear i puterea folosit pentru a înc lzi plasma. Plasma de fuziune termonuclear atinge starea de auto-între inere (Q = ) când energia pierdut de plasm este egal cu energia de auto-înc lzire a plasmei prin reac ii de fuziune termonuclear . Când aceast condi ieeste îndeplinit nu mai este necesar înc lzirea din exterior pentru a men ine temperatura de fuziune termonuclear . Ca i în cazul focului, plasma va “arde” atât timp cât este alimentat cu combustibil. În reactoarele de fuziune termonuclear nu va fi necesar realizarea acestei condi ii, deoarece ace tia vor lucra în regim de amplifi catori de putere.JET a generat o putere de 16 MW la Q = 0.65. Urm toarea ma in , ITER, inte te la Q = 10, în timp ce reactoarele de fuziune ale viitorului ar

putea avea valori ale lui Q de peste 40 sau 50.

Deoarece cele mai multe reactoare de fuziune termonuclear folosite în prezent nu utilizeaz tritiu ca i combustibil, performan a

acestora este determinat de o combina ie de parametri ai plasmei care arat cât de aproape sunt aceste reactoare de condi iile necesare producerii de energie pe baza reac iilor de fuziune termonuclear . Figura prezint grafi cul lui Q func ie de temperatura plasmei pentru un num r mare de instala ii tokamak r spândite pe glob. Reactorul cel mai performant a atins valori ale parametrilor plasmei care se apropie de cei necesari func ion rii unui reactor de fuziune termonuclear .

Progresul cercet rii de fuziune termonuclear în lume

Temperatura (keV)

Condi iile în reactorAprinderea

Experimente în DT

Limita

brem

sstra

lhung

-ului

Regiunea inaccesibil

16

ITER i strategia European pentru fuziunea termonuclear

Obiectivul pe termen lung al cercet rii i dezvolt rii în domeniul fuziunii termonucleare în statele membre ale UE ( i în rileasociate în programul Euratom) este crearea în comun a unui reactor prototip pentru centralele de energie necesare societ ii, reactor care s îndeplineasc condi iile de siguran în func ionare, protec ia mediului i randament economic.

Strategia adoptat pentru a atinge acest obiectiv pe termen lung include dezvoltarea unui reactor experimental prin colaborare interna ional în cadrul ITER.

Obiectivul global al tokamak-ului ITER este s se demonstreze fezabilitatea tiin ifi c i tehnologic a produc iei de energie de fuziune termonuclear în scopuri pa nice. ITER va atinge acest obiectiv prin demonstrarea posibilit ii controlului arderii în plasmele de deuteriu i tritiu.

ITER va fi urmat de un reactor demonstrativ (“DEMO”) care va ficapabil s genereze pentru prima datcantit i semnifi cative de energie i î iva produce singur tritiul. Construc iaITER-ului i mai târziu a reactorului DEMO va necesita un efort semnifi cativ al industriei Europene i va fi înso itde activit i de cercetare i dezvoltare în fi zic i tehnologie în laboratoare iuniversit i.

Schema instala iei ITER

Participarea (inclusiv a partenerilor interna ionali) în proiectarea instala iei ITER este un element foarte important din programul European de cercetare a fuziunii termonucleare. Elementele de baz ale proiectului ITER p streaz elementele de baz ale instala iei Europene JET (Joint European Torus, Culham, UK) care a atins recordul mondial de 16 MW putere, produs prin fuziune termonuclear , în 1997. ITER va fi o extrapolare a instala iei JET f cut pe baza model rii ce utilizeaz cuno tin ele acumulate la momentul actual în experien ele de fuziune termonuclear .

Colaborarea în cadrul proiectului ITER va avea loc sub auspiciile Agen ieiInterna ionale pentru Energia Atomic (IAEA, Viena-A). Obiectivul major al proiectului ITER este de a demonstra tiin ifi c itehnologic fezabilitatea produc iei energiei de fuziune termonuclear în scopuri pa nice.

În paralel cu proiectul ITER, va fi ini iat i lucrul la unele p r i ale proiectului DEMO ce necesit timpi lungi de implementare. Un obiectiv important este cel al dezvolt rii de materiale structurale optimizate pentru condi iile de lucru în reactoarele termonucleare (materiale greu activabile).

Imaginea artistic a site-ului european pentru ITER at Cadarache- F

18

Programul european de cercetare a fuziunii termonucleare

O tr s tur cheie a programului european de fuziune termonuclear este coordonarea unic care asigur utilizarea intensiv a tuturor resurselor de cercetare i dezvoltate în colabor ri pan-Europene în toate domeniile de cercetare majore. În special este important colaborarea în exploatarea instala iei JET în cadrul EFDA (European Fusion Development Agreement), care este puternic orientat pe proiectul ITER, dar i spre obiective pe termen îndelungat ale proiectului DEMO.

Acest program unic de fuziune termonuclear ,cu laboratoare mici i mari dirijate spre acela i obiectiv, este un exemplu de cooperare european i face Europa lider în cercetarea fuziunii termonucleare. Realiz rile labo-ratoarelor europene în cercetarea fuziunii termonucleare au permis realizarea instala ieiJET i progresul spre proiectarea i construc iainstala iei ITER, instala ie care n-ar putea fi construit singular de nici unul dintre statele membre.

În afar de colaborarea interna ionaldin cadrul proiectului ITER, pentru a ob ine cea mai bun expertiz din lume în arii de interes comun, vor fi ini iate icolabor ri cu parteneri ne-europeni printr-un num r de acorduri bilaterale i multilaterale între laboratoarele europene i cele ne-europene.

Conform tratatului Euratom, cercetarea fuziunii termonucleare în Europa este coordonat de Comisia European prin:

• Contracte de asociere cu institute de cercetare i organiza ii din statele membre i rile asociate programului Euratom

(laboratoarele asociate programului Euratom sunt reprezentate pe hart prin puncte ro ii)• Acordul EFDA prevede:

- Activit i de dezvoltare a tehnologiilor termonucleare desf urate de asocia ii

i industrie,- Utilizarea colectiv a facilita ilor JET, si- Contribu ii europene la programe de colaborare interna ional de genul ITER.

• Contracte pe o perioad limitat în rile ce nu au o asocia ie de fuziune

termonuclear .• Un acord pentru promovarea imobilitatea cercet torilor i burse Euratom.

În cele de-al 6-lea Program cadru european (2002-2006) cercetarea fuziunii termonucleare este un domeniu de cercetare prioritar cu un buget de 750 milioane de Euro (din care 200 de milioane de Euro pot fi utiliza i pentru începerea construc iei instala iei ITER).În spatele succesului cercet rii europene în fuziunea termonuclear st munca a aproximativ 2000 de fi zicieni i ingineri din laboratoarele europene i din industria european .

20

Fuziunea termonucleara cu confi nare magnetica

Fuziunea termonuclear cu confi nare magnetica utilizeaz un câmp magnetic foarte puternic pentru a confi na plasma într-o incint vidatcare izoleaz plasma de mediul înconjur tor. La modul ideal, ionii înc rca i electric i electronii care alc tuiesc plasma nu pot traversa liniile câmpului magnetic.

Cu toate acestea particulele înc rcate electric se pot mi ca liber în lungul liniilor de câmp. Prin curbarea liniilor de câmp magnetic într-un cerc se ob ine practic confi narea magnetic a plasmei. Particulele i energia lor sunt inute izolate de peretele camerei plasmei, men inându-se astfel temperatura ridicat a plasmei. Totu i, într-un sistem de confi nare magnetic toroidal existpierderi de energie prin diferite procese, cum ar firadia ia electromagnetic i ciocnirile particulelor care cauzeaz pierderea particulelor din câmpul magnetic.

Câmpul magnetic este generat de curen i electrici foarte inten i în bobine afl ate în afara camerei reactorului. Curen ii genera i în plasmpentru înc lzirea ei contribuie de asemenea la confi narea magnetic .

Fuziunea confi nat magnetic

Plasma cu câmp magnetic

Plasma f r câmp magnetic

Bobine Bobine

În instala iile de tipul tokamak plasma joac rolul bobinei secundare a unui transformator (bobina primar se afl în exteriorul camerei reactorului)

i varia ia curentului în bobina primar induce curentul electric în plasm . În afar de rolul de a genera câmpul magnetic de confi nare, curentul electric indus în plasm are rolul de a o înc lzi ohmic. Deoarece un transformator nu poate genera un curent continuu, plasma are o durata limitat i starea sta ionar trebuie realizat prin alte mijloace.

Instala iile de tip stellarator utilizeaz acela i principiu al confi n riimagnetice, dar cu bobine exterioare de o form mult mai complex inu se bazeaz pe principiul transformatorului pentru a genera curent electric în plasm . Ca urmare stelleratoarele au o capacitate inerent de a func iona în stare sta ionar . Cea mai mare instala ie recent de tip stellarator este W 7-X construita la Greifswald (D). Alte confi gura ii ale câmpului magnetic strâns legate de confi gura iile descrise mai sus sunt tokamak-ul compact (sau sferic) iinstala ia cu pinch în câmp magnetic inversat.

Bobine de câmp magnetic poloidal

Curentul electric în plasm Plasma

Linia de câmp magnetic

Bobine de câmp magnetic toroidal

Schema instala iei tokamak

Schema unui stellarator

22

Principalele componente ale instala ieitokamak

Bobina principal

Circuitul primar al transformatorului. Plasma formeaz bobina secundar .

Bobinele de câmp magnetic toroidal i cele de câmp magnetic poloidal

Aceste bobine genereazun câmp magnetic intens (tipic de ordinul a 5 Tesla, care este de aproximativ 100 000 de ori mai intens decât câmpul magnetic terestru) care confi neazplasma i previne atingerea ei de pere ii incintei care o con ine.

Divertorul

Înl tur impurit ile iheliul din incinta reactorului i este singura zon a

reactorului unde în mod deliberat plasma este l sats ating pere ii.

Criostatul

Acesta închide bobinele i incinta vidat într-

un termostat r cit la aproximativ –200 grade Celsius pentru a men inebobinele supraconductoare la temperatura lor de func ionare care este de –269 grade Celsius.

Incinta de vid

Men ine aerul înconjur torîn afara regiunii în care se creeaz plasma.

Înveli ul

Litiul este con inut în modulele unui înveli . Când neutronii reac ioneaz cu litiu este produs tritiul care este separat i introdus în plasm . Energia neutronilor este transformat în c ldurcare este preluat de un circuit cu ap pentru a produce aburi sub presiune ce alimenteaz turbinele unor generatoare electrice.

24

Înc lzirea plasmei

Curentul indus în plasma instala iei tokamak contribuie la înc lzirea ei. Odat cu cre terea temperaturii plasmei înc lzirea ohmica a acesteia devine mai pu in efi cient i aduce plasma la temperaturi de numai câteva milioane de grade, ceea ce este de 10 ori mai mic decât valoarea ce ar asigura producerea reac iilor de fuziune în num r mare. Pentru a înc lzi plasma mai departe se pompeaz energie în plasm de la surse externe.

Înc lzirea în câmpuri de înalt frecven utilizeaz absorb ia rezonanta energiei unor unde electromagnetice de putere mare la frecven e diferite. Au fost dezvoltate trei astfel de sisteme: înc lzirea prin absorb ie la rezonan a ionic ciclotronic (20-55 MHz),înc lzirea prin absorb ie la rezonan a electronicciclotronic (100-200 GHz, microunde) i înc lzirehibrid (1-8 GHz).

Fascicule de particule neutre energetice sunt injectate în plasm , o parcurg i transfer energia lor plasmei prin ciocniri cu particulele ei componente.

Sistemul JET cu fascicul de neutri

Înc lzirea Ohmica

Curentul electric

Atomi ioniza i i capta i

Atomi energetici de hidrogen

Neutralizator

Sursa de ioni de hidrogen

Înc lzireaprin injec iede neutri

Înc lzireade radio frecvent

Ghid de undeBobinaAntena de radio

frecven la Tore Supra (CEA, Cadarache – F)

Diagnostic i modelarea plasmei

Pentru a în elege proiectarea unui reactor de fuziune termonucleareste necesar în elegerea proceselor care au loc în plasm . Aceasta implic realizarea unor sisteme de m sur complexe i sofi sticate, care sunt cunoscute sub numele de sisteme de diagnostic .

Sisteme de diagnostic ale plasmei sunt dezvoltate în laboratoarele din Europa pentru a monitoriza fi ecare parametru al plasmei, începând cu temperatura în centrul plasmei, utilizând lasere foarte puternice, iterminând cu cantitatea de impurit i din plasm i detectarea locului în care sunt ele produse.

Datele ob inute de sistemele de diagnostic sunt utilizate la dezvoltarea de noi simul ri pe calculator, simul ri care s fi e capabile de a prezice performan ele reactoarelor i de a ne asigura c acestea vor func iona conform a tept rilor.

Schema sistemului de diagnostic a plasmei în instala ia ITER

26

ITER, calea spre energia de fuziune termonuclear

ITER este urm torul pas important în dezvoltarea rectorului de fuziune termonuclear .

Proiectul ITER se bazeaz pe o colaborarea interna ional de succes printr-o varietate de proiecte tehnologice R&D.

ITER va fi capabil sa genereze 400 MW putere de fuziune pentru o durat de 6 min, pentru ca mai târziu s poat fi extins spre func ionarea sta ionar

Costul proiectului ITER este de aproximativ 4,6 miliarde de Euro. Odat semnat acordul interna ional între parteneri, construc ia ITER va dura 8–10 ani i instala ia va func iona apoi pentru 20 de ani.

ITER este bazat pe rezultatele tiin ifi ce ob inute de mai multe instala ii din toat lumea.

Sursa de microunde de înaltfrecven Gyrotron

Prototip la scal real a divertorului în instala ia ITER

Platforma de control de la distan a divertorului ITER

Testarea la fl uxuprotectoare

Sudarea cu laser de mare putere (11 kW) pentru sectoarele incintei de vid

Testarea modelului bobinei de câmp magnetic toroidal Sursa de microunde de înalt

frecven Gyrotron (1 MW)

Instala ia de testare a invelisului

inta divertorului la scala realtestat la Framatome

uxuri intense de c ldur a pl cilor

28

Activitati de tehnologie pe termen lung

În afar de lucrul la ITER exist eforturi de cercetare i dezvoltare a tehnologiei de fuziune realizat pentru proiectul DEMO. Studiile Europene ale invelisului regenerator se vor concentra pe utilizarea sistemelor heliu–litiu r cit-plumb i heliu-ceramica r cit . Aceste cercet ri sunt critice pentru dezvoltarea reactorului de fuziune cu tritiu.

Dezvoltarea materialelor structurale se concentreaz pe oteluri feritice si martensitice (EUROFER) cu radioactivitate indus mic si, privind foarte departe, materiale compozite pe baz de carbur de siliciu.

Problemele legate de siguran i mediu sunt de asemenea investigate. Acestea, fi ind focalizate în principal pe minimizarea activ rii materialelor, conduc la concluzia important c reactorul de fuziune poate fi proiectat în a a fel încât orice accident s nu necesite evacuarea popula iei din apropiere. Studiile socio-economice analizeaz aspectele economice i scenariile pe termen lung pentru produc ia de energie pe baza fuziunii termonucleare.

Radi

otox

icita

tea

(uni

tate

rela

tiva

de in

hala

re)

Acumularea (ani)

Cenu a de c rbune

Materiale folosite în tehnologia de fuziune termonuclear

Sc derea calculat a radiotoxicitatii pentru diferite modele de centrale de fuziune termonuclearîn compara ie cu radiotoxicitatea cenu iide c rbune

Conceptul de invelis test

Subsisteme He

HePb-17Li

Straturi de înt rire pentru placarea primului perete

EUROFER primul perete i grile

Pol.Rad.

Tor.

29

Circuit de r cire

Ecran caldEcran rece

He

Inser iuni de canale de carbur de siliciu

Pompa de tritiu

Strat de Beriliu

Testul de corodare cu metal lichid

Probe de material EUROFER

Propriet ile materialelor EUROFER

Reactorul KFKI – Hungary

Profi lul fasciculului de iradiere IFMIF

30

Activit i suplimentare în Europa

Expozi ia itinerant Fusion Expo a fost creat i prezentat în multe ora e europene pentru a informa publicul i studen ii despre activit ile de cercetare în domeniul producerii energiei de fuziune nuclear în Europa.

Expozi ia de fuziune la Santander - Spania (Dec. 2003)

Spectacolul Drumul fuziunii, produs de asocia ia Euratom-FOM (NL), este un bun exemplu de ac iune suplimentar de succes al comunit iiimplicat în cercetarea fuziunii termonucleare. Spectacolul prezint o serie de experimente simple care ilustreaz i explic principii de baz .

Spectacolul drumul fuziunii

32

Eiroforum

Programul European de fuziune termonuclear particip la forumul EIRO prin EFDA, o colaborare între apte organiza ii de cercetare tiin ifi c inter-guvernamentale europene care sunt responsabile

pentru organizarea infrastructurii i a laboratoarelor. Un prim scop al forumului EIRO este de a avea un rol activ în promovarea calit iii impactului cercet rii europene. Un scop special este acela de a

coordona activit ile suplimentare ale organiza iilor, inclusiv cele legate de transferul de tehnologie i educa ie public .

Cele apte organiza ii membre ale forumului EIRO sunt:

- CERN European Organisation for Nuclear Research (CH),- EFDA European Fusion Development Agreement (GB, D),- EMBL European Molecular Biology Laboratory (D)- ESA European Space Agency (EU),- ESO European Southern Observatory (D, CL),- ESRF European Synchrotron Radiation Facility (F),- ILL Institut Laue–Langevin (F).

Fizica la stagiul 3- Predarea în ac iune

Câteva exemple de coli de var organizate de asocia ii sunt:

- Carolus Magnus Summer School – The TEC group of Associations (B, D, NL),

- Culham Summer School – Association Euratom-UKAEA (UK),

- Volos Summer School – Association Euratom-Greece (GR),

- IPP CR Summer School - Association Euratom-Institute of Plasma Physics, (CZ).

Activit ile de educa ie i instruc ie în Europa

Educa ia i instruc ia tinerilor cercet tori este o parte importanta programului de lucru al asocia iilor. Mul i membrii ai echipei de profesioni ti din asocia ii au sarcini de predare a cuno tin elorîn institu ii academice, în principal universit i, i în jur de 200 - 250 studen i doctoranzi î i desf oar activitatea de cercetare în laboratoarele asocia iilor. Câteva asocia ii organizeaz cursuri i colide var în fuziunea termonuclear i fi zica plasmei pentru studen iiabsolven i i tinerii cercet tori.

34

Implica iile cercet rii fuziunii termonucleare în alte domenii tehnologice

Industria a fost instrumentul de baz în construirea reactoarelor de fuziune termonuclear i în dezvoltarea tehnologiilor necesare în cercetarea de fuziune termonuclear , iar industria a benefi ciat de aceasta rela ie prin dezvoltarea de produse comerciale în diferite alte domenii. Aceste ramuri conexe ale cercet rii de fuziune termonuclearinclud tehnicile de procesare cu plasm , tratamente de suprafa , iluminare cu plasm , dispozitive de afi aj cu plasm , tehnica vidului, electronica de mare putere i metalurgie.

Transferul de cuno tin e are loc i prin deplasarea cercet torilor din aria de cercetare a fuziunii termonucleare spre alte domenii ale tehnologiei. Acest tip de schimb încruci at i interdisciplinaritate constituie una din principalele for e ale progresului cercet rii tiin ifi ce europene.

Motorul ionic spa ial

Referin e

Lectura de baz :

Towards a European Strategy for the Security of Energy Supply, Green Paper, European Commission, COM (2000)769

http://europa.eu.int/comm/energy_transport/en/lpi_lv_en1.html

Pagini de WEB relevante:

http://europa.eu.int/comm/research/energy/fu/fu_en.htmlhttp://www.efda.orghttp://www.jet.efda.orghttp://www.iter.orghttp://www.fusion-eur.org

Contacte pentru informa ii:

Rosa AntidormiEuropean CommissionDirectorate General RTD J6 Fusion Association AgreementsRue de la loi, 200B-1049 Brussels

Tel: +32 229 98899- Fax: +32 229 64252

Email: [email protected] Http://europa.eu.int/comm/research/energy/fu/fu_en.html

36

SALES AND SUBSCRIPTIONS

Publications for sale produced by the Office for Official Publications of the European Communities are available from our sales agents throughout the world.

How do I set about obtaining a publication?

Once you have obtained the list of sales agents, contact the sales agent of your choice and place your order.

How do I obtain the list of sales agents?

Go to the Publications Office website http://publications.eu.int/

Or apply for a paper copy by fax (352) 2929 42758

Comisia European

Cercetarea pentru Fuziune - Termonuclear , o op iune pentru energia Viitoarei Europe

Luxembourg: Ofi ciul pentru Publica ii Ofi ciale ale Comunit ii Europene

2005 — 40pp. — format A5, 14,8 × 21,0 cm

ISBN 92-894-7729-6

38

Despre “F c torii de stele”

Filmul “Starmakers” de 8 minute descrie ITER, o instala ieexperimental mare care va fi construit într-o colaborare mondial ca “urm torul pas“ spre energia de fuziune termonuclear . O vizit virtual va da audien ei o imagine vizuala acestui proiect uria . Filmul prezentat la Fusion Expo îi va conduce pe spectatori prin intermediul ochelarilor polariza iîntr-o c l torie 3D în realitatea virtual a instala iei. Versiunea distribuit aici este 2D i nu necesit ochelari speciali.

Filmul a fost produs de Centre de Recherches en Physique des Plasmas, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (CH) cu suportul fi nanciar al Directoratului General al Cercet rii ia Comisiei Europene. Filmul a fost generat numeric la Digital Studios SA (Paris - F), bazat pe un proiect asistat de calculator al instala iei ITER.

39

În decizia asupra Proiectului Euratom, Consiliul de Mini tri a spus:

Fuziunea termonuclear ar putea contribui, în cea de-a doua jum tate a secolului, la produc ia nepoluant la scar larga energiei electrice. Progresele f cute în cercetarea fuziunii termonucleare justifi c alocarea unor eforturi viguroase pentru îndeplinirea obiectivului pe termen lung de a construi o central de fuziune termonuclear .

Aceast bro ur descrie cercetarea fuziunii termonucleare icum este aceasta coordonat i condus în Europa. Urm toareagenera ie de experimente, ITER, trebuie s aduc fuziunea termonuclear în situa ia de a aduce o contribu ie energeticsemnifi cativ la produc ia mondial de energie în cea de-a doua jum tate a secolului XXI.

Informa iile din aceast bro ur au la baz activit ileprogramului european de cercetare a fuziunii termonucleare.

KI-60-04-256-RO-C

15