FUSIONE - L'energia delle stelle

[gpc]

Ben ben, proprio interessante...

...non è vero che vi serve un ingegnere elettronico (appena sarà pronto ) da qualche parte? Anche per pulire...

[ChristinaAemiliana]

Originariamente inviato da gpc
Ben ben, proprio interessante...

...non è vero che vi serve un ingegnere elettronico (appena sarà pronto ) da qualche parte? Anche per pulire...

Potrebbe essere un'idea...per pulire le piastrelle della prima parete, così...

[:dissident:]

grazie, è molto interessante questo topic!
spero che poi ci racconterai anche a che punto sono i prototipi!

[Mauro82]

Originariamente inviato da lucio68
...
- avevo sentito parlare dell'utilizzo di campi energetici (o magnetici) per il contenimento del nucleo di fusione. E' ancora questa la strada o si è pensato qualcosa di diverso?

come ha detto Christina è la strada più seguita, anche se ne esistono altre come il confinamento inerziale, ma è meglio lasciare a lei la parola che è più esperta

[kaich]

Originariamente inviato da ChristinaAemiliana
Potrebbe essere un'idea...per pulire le piastrelle della prima parete, così...

ne avevi già parlato in un 3d di qualche tempo fa! era da li che mi ero istruito sull'argomento
dal punto di vista pratico a che punto si è con il reattore (se non ricordo male sono i famosi tokamak, vero?)

[ChristinaAemiliana]

Originariamente inviato da kaich
ne avevi già parlato in un 3d di qualche tempo fa! era da li che mi ero istruito sull'argomento
dal punto di vista pratico a che punto si è con il reattore (se non ricordo male sono i famosi tokamak, vero?)

Della fusione ho parlato in tanti thread...ma erano anni che promettevo una trattazione divulgativa sistematica, e così finalmente mi sono decisa...

Arriverò anche a parlare dello stato attuale della ricerca...tra un po'!

[khri81]

sei molto brava a spiegare complimenti , quello che mi lascia perplesso è il fatto che alla fine venga cmq usato il vapore x far girare delle turbine... ba mi sembra una cosa molto medioevale, cioè in questa maniera nn si potranno mai fare motore a fusione nucleare!!!

[ChristinaAemiliana]

Sicurezza intrinseca della fusione

Il reattore a fusione svolge la funzione di un bruciatore, ma nella camera di reazione si trova in permanenza pochissimo combustibile, circa un grammo di deuterio-trizio in 1000 m^3. Una reazione di fusione che andasse fuori controllo si spegnerebbe da sola in qualche decimo di secondo: non esistono transitori divergenti. Come conseguenza di ciò, naturalmente, gli incidenti base di progetto tipici dei reattori a fissione, come la fusione del nocciolo, sono anch'essi impossibili. Inoltre i combustibili di base (deuterio e litio) e le ceneri (elio) non sono radioattivi, pertanto non è necessario alcun trasporto di materiale radioattivo, nè combustibile nè scorie, durante l'esercizio del reattore.

Il combustibile intermedio, il trizio, è prodotto e bruciato nel sito della centrale con il seguente ciclo: produzione a partire dal litio della quantità strettamente necessaria, seguita dalla estrazione, purificazione e infine immissione nel plasma.

La quantità di trizio presente è così ridotta che anche nell'ipotesi incidentale più catastrofica non siano necessarie misure particolari di sicurezza e bonifica o tantomeno evacuazione della popolazione civile.

I reattori a fusione non producono gas a effetto serra quali anidride carbonica, anidride solforosa e ossidi di azoto, che sono nocivi per l'ambiente e possono provocare dei sensibili cambiamenti climatici. L'utilizzazione di minime quantità di trizio e la bassa attivazione a cui saranno sottoposti i materiali rendono il reattore a fusione sicuro per l'ambiente.

In un futuro ulteriore, poi, i reattori a fusione potranno utilizzare la reazione deuterio-elio-3, che non necessita di trizio.

Il carico neutronico sui materiali della struttura interna produrrà rifiuti radioattivi che avranno un volume analogo a quello dei reattori a fissione ad acqua leggera. Tuttavia, non essendo presenti scorie ad alta attività come gli attinidi, il rischio biologico dei rifiuti da fusione, dopo 100 anni, è più di 1000 volte minore di quello dei rifiuti da fissione. A 30 anni dall'arresto la radioattività dei materiali derivanti dalle strutture di un reattore a fusione è inferiore alla radioattività naturale dovuta al carbonio 14. Quindi, adottando un largo margine di sicurezza, i materiali strutturali di un reattore a fusione possono essere riciclati dopo circa un secolo.




In pratica in un impianto a fusione solo il bruciatore differisce da quello delle centrali termoelettriche tradizionali. Le centrali a fusione sono intrinsecamente sicure e pertanto adatte a soddisfare i fabbisogni crescenti delle grandi città.

A titolo d'esempio:

- una centrale termoelettrica a carbone da 1 GWe consuma più di 3 milioni di tonnellate di carbone all'anno, corrispondenti a 400 vagoni ferroviari da movimentare al giorno;

- una centrale a fusione della stessa potenza consumerà meno di 100 kg di deuterio e 3-4 tonnellate di litio all'anno, corrispondenti al carico di un autocarro leggero all'anno;

- in una centrale termoelettrica a combustibile fossile il combustibile è il fattore principale del costo dell'elettricità, e l'importanza di questo fattore è destinata ad aumentare nel futuro, come i recenti sviluppi della politica mondiale ci stanno mostrando;

- in una centrale a fusione il combustibile è abbondante, non è caro e le riserve, che si trovano distribuite equamente su tutta la Terra, potranno durare per dei millenni.

[guyver]

non sono cari finche nessuno puo guadagnarci
tra 20 anni vedrai quanto costera il deuterio o il litio 50 $ il barile

[ChristinaAemiliana]

Originariamente inviato da khri81
sei molto brava a spiegare complimenti , quello che mi lascia perplesso è il fatto che alla fine venga cmq usato il vapore x far girare delle turbine... ba mi sembra una cosa molto medioevale, cioè in questa maniera nn si potranno mai fare motore a fusione nucleare!!!

Grazie, mi fa enormemente piacere!

La fusione nucleare, così come la fissione del resto, produce energia termica...io mi occupo di poterla trasformare con un rendimento ragionevole in energia elettrica. I reattori da propulsione non sono la mia specialità, ma non dubito che in futuro salterà fuori anche quel ramo, così come esistono i reattori a fissione a scopo propulsivo...

Il vapore una tecnologia medievale? Ma no, è soltanto una questione di semplicità: l'acqua si trova ovunque, si possono fare cicli aperti di ogni tipo, può essere prelevata e restituita all'ambiente senza particolari problemi, e poi è un termovettore che si conosce benissimo.

[ChristinaAemiliana]

Originariamente inviato da guyver
non sono cari finche nessuno puo guadagnarci
tra 20 anni vedrai quanto costera il deuterio o il litio 50 $ il barile

Ne dubito...questi intrallazzi sono possibili fintantoché le risorse sono limitate e ben localizzate, o cmq difficili da estrarre. Non vedo come stabilire un cartello per un materiale che puoi estrarre dalla comune acqua con un apparato alla portata di qualsiasi laboratorio di scuola superiore...

[guyver]

il modo lo troveranno
infondo il trizio o l'elio3 non si trova dietro l'angolo

[ChristinaAemiliana]

Originariamente inviato da guyver
il modo lo troveranno
infondo il trizio o l'elio3 non si trova dietro l'angolo

Se cominci a pensare catastrofico non ti viene più voglia nemmeno di alzarti la mattina...

Il trizio, come ho scritto, si prepara a partire dal litio, che è abbondante nelle rocce della crosta terrestre.

Il deuterio è abbondante nell'acqua, il litio nelle rocce...esiste qualcosa di più diffuso sulla Terra?

L'elio per ora è un prodotto di reazione...l'eventuale uso della corrispondente reazione di fusione per ora non si prospetta...è più che altro un "di più" che si potrebbe studiare in futuro.

[kaich]

Originariamente inviato da ChristinaAemiliana
Grazie, mi fa enormemente piacere!

La fusione nucleare, così come la fissione del resto, produce energia termica...io mi occupo di poterla trasformare con un rendimento ragionevole in energia elettrica. I reattori da propulsione non sono la mia specialità, ma non dubito che in futuro salterà fuori anche quel ramo, così come esistono i reattori a fissione a scopo propulsivo...

a scopo propulsivo? non è che saresti così gentile da spiegarli?
thx

[lucio68]

Originariamente inviato da kaich
a scopo propulsivo? non è che saresti così gentile da spiegarli?
thx

Hai presente le navi e i sommergibili a propulsione atomica?
In realtà sono delle piccole centrali elettriche: la reazione di fissione che avviene nel nucleo pruduce calore, utilizzato per riscaldare un fluido che aziona delle turbine che producono energia elettrica che alimenta i motori (ovviamente elettrici) del natante.

[kaich]

ah ok, in quel senso... alla fine immaginavo che si trattasse di altro. avevo sentito che la nasa voleva provare un motore che funzionasse "direttamente" con piccole reazioni nucleari controllate (ammesso che non fosse una bufala)

[jumpermax]

Originariamente inviato da ChristinaAemiliana
Grazie, mi fa enormemente piacere!

La fusione nucleare, così come la fissione del resto, produce energia termica...io mi occupo di poterla trasformare con un rendimento ragionevole in energia elettrica. I reattori da propulsione non sono la mia specialità, ma non dubito che in futuro salterà fuori anche quel ramo, così come esistono i reattori a fissione a scopo propulsivo...

Il vapore una tecnologia medievale? Ma no, è soltanto una questione di semplicità: l'acqua si trova ovunque, si possono fare cicli aperti di ogni tipo, può essere prelevata e restituita all'ambiente senza particolari problemi, e poi è un termovettore che si conosce benissimo.

A tal proposito... cosa sai sull'accoppiata reforming e nucleare? Da quanto sapevo era possibile addirittura applicare un processo di reforming all'acqua a temperature molto elevate...

[ChristinaAemiliana]

Originariamente inviato da jumpermax
A tal proposito... cosa sai sull'accoppiata reforming e nucleare? Da quanto sapevo era possibile addirittura applicare un processo di reforming all'acqua a temperature molto elevate...

Il reforming? Intendi la produzione di idrogeno a partire da vapore e metano? Non sono una grande esperta di chimica ma quello che chiamo reforming è un processo in cui si fanno reagire vapor d'acqua ad alta temperatura (anche 1000 gradi, credo che la reazione sia endotermica) e metano per ottenere anidride carbonica e idrogeno. Il problema è appunto che pensando di produrre idrogeno per questa via per usarlo su larga scala (nei motori per trazione, ad esempio) si quadruplica la quantità di idrocarburi messi in gioco...quindi i motori delle automobili non inquinerebbero più ma il processo produttivo dell'idrogeno lo farebbe 4 volte tanto. Perciò si preferisce pensare alla produzione tramite elettrolisi, che è più costosa ma almeno si "limita" a raddoppiare l'impiego di idrocarburi anziché quadrupicarlo, ovviamente se si pensa di produrre l'energia elettrica che serve per il processo elettrolitico mediante centrali tradizionali. L'alternativa sarebbe non produrre l'energia elettrica così ma impiegando centrali nucleari: l'energia costerebbe meno e non si avrebbero idrocarburi di mezzo. Ovviamente si avrebbero le scorie nucleari, ma in genere il discorso si fa allo scopo di non produrre idrocarburi e di abbattere il costo dell'elettricità, da qui la proposta di usare il nucleare, che in effetti è l'unica ad essere economicamente valida.

Ecco, il nucleare l'ho sempre sentito entrare così nei discorsi...se ci sono altri processi chiamati reforming, ammetto la mia ignoranza ma non me ne è giunta notizia...

[Banus]

Per la fusione nucleare il problema fino a un po' di tempo fa non era procurarsi il combustibile, ma fare in modo che il reattore producesse più energia di quanta ne consumasse. L'ITER mi pare che sia stato il primo a permetterlo.

[Banus]

Originariamente inviato da ChristinaAemiliana
quindi i motori delle automobili non inquinerebbero più ma il processo produttivo dell'idrogeno lo farebbe 4 volte tanto.

Qualcuno dice che comunque la produzione di anidride carbonica sarebbe localizzata. Mi ricordo che nel processo di reforming si forma anche monossido, che diventerebbe anidride ossigenandolo. E poi l'anidride si potrebbe "seppellire" da qualche parte tipo in fondo agli oceani... Però piuttosto che convertire l'idrogeno in acqua si guadagna di più con le centrali a fusione