ITER

ITER

 La posizione del complesso di ITER

ITER (in origine International Thermonuclear Experimental Reactor, in seguito usato nel significato originale latino, cammino) è un progetto internazionale che si propone di realizzare un reattore sperimentale a fusione nucleare in grado di produrre più energia di quanta ne consumi per l'innesco e il sostentamento della reazione di fusione. Nello specifico, ITER è un reattore deuterio-trizio in cui il confinamento del plasma è ottenuto in un campo magnetico all'interno di una macchina denominata Tokamak.

La sua costruzione è attualmente in corso a Cadarache, nel Sud della Francia ad opera di un consorzio internazionale composto da Unione europea, Russia, Cina, Giappone, Stati Uniti d'America, India e Corea del Sud. Il costo previsto per il progetto è di 15 miliardi di euro (aumentati nel 2009 a partire da una stima originale di 10 miliardi).

ITER è un reattore sperimentale, il cui scopo principale è il raggiungimento di una reazione di fusione stabile (500 MW prodotti per una durata di circa 60 minuti) validando e, se possibile, incrementando le attuali conoscenze sulla fisica del plasma. L'energia in eccesso ottenuta dalla reazione nucleare non sarà immessa sulla rete elettrica, né utilizzata per scopi commerciali. Nel corso della costruzione e dell'esercizio di ITER saranno collaudate molte delle soluzioni tecnologiche necessarie per il futuro prototipo di centrale elettrica a fusione, denominato DEMO.

Stato attuale

La scelta del sito di Cadarache (Francia) come luogo per la costruzione di ITER è stata annunciata ufficialmente il 28 giugno 2005. Nel 2006 sono iniziati i lavori preparatori per i vari cantieri e l'adeguamento del collegamento con la costa; la sede stradale è stata ampliata e modificata così da consentire il passaggio dei carichi eccezionali rappresentati da varie parti del reattore assemblate all'estero e spedite via mare.

Nel corso del 2009 è stata ultimata la costruzione della vasta spianata (400m x 1000m) su cui sorgeranno l'impianto e i laboratori di ricerca. All'inizio di agosto del 2010 sono iniziati i primi lavori di scavo per la costruzione degli edifici che ospiteranno il tokamak, la zona di assemblaggio dei magneti e la direzione.

L'edificio di assemblaggio dei magneti è stato completato nella primavera del 2012; nello stesso periodo sono stati completati e testati la sottostazione elettrica e il relativo allacciamento alla rete ad alta tensione francese, infrastrutture necessarie a fornire l'energia richiesta per alimentare l'impianto.

Nell'estate del 2012 sono iniziati i lavori di scavo per l'edificio di assemblaggio principale adiacente alla camera del tokamak, mentre sono state completate le fondamenta del tokamak e l'edificio della direzione.

Nell'ottobre 2012 è iniziato il trasferimento del personale nei nuovi uffici della direzione, ufficialmente inaugurati il 17 Gennaio 2013. A regime l'edificio ospiterà circa 500 persone. Un ampliamento della struttura, fino a raggiungere una capacità di circa 800 persone, sarà realizzato a partire dalla primavera del 2013.

L'edificio che conterrà il tokamak sarà costruito nel corso del 2013. . Il picco di attività nella costruzione del reattore dovrebbe verificarsi nel 2014, con più di 3000 operai contemporaneamente operativi nei vari cantieri del complesso.

Secondo la tabella di marcia, il primo plasma dovrebbe essere generato entro la fine del 2020.

Specifiche Tecniche

Modello dell'ITER. Notare le dimensioni del toroide paragonate a quelle del tecnico in tuta bianca in basso a destra

I dati tecnici del tokamak sono i seguenti:

• Altezza edificio: 24 m
• Larghezza edificio: 30 m
• Raggio esterno del plasma: 6,2 m
• Raggio interno del plasma: 2 m
• Temperatura di plasma: 1,5 × 10⁸ K
• Potenza in uscita: 500-700 MW
• Volume di plasma: 837 m³
• Superficie del plasma: 678 m²
• Campo magnetico toroidale al raggio maggiore del plasma: 5,3 T
• Durata dell'impulso di fusione: > 300 s
• Rendimento: > 10

Il superamento della soglia del bilancio energetico della fusione (criterio di Lawson) è un obiettivo primario, finora mai raggiunto, propedeutico a un uso della fusione per la produzione di energia per uso civile. Grazie alle specifiche tecniche di cui sopra, si ritiene che ITER possa produrre energia in quantità almeno 10 volte superiore a quella necessaria per innescare e sostenere il processo di fusione.

In una fase iniziale, l'energia in sovrappiù prodotta dal plasma sarà asportata con uno shielding blanket (mantello protettivo) refrigerato ad acqua. Almeno fino al 2025 non è previsto l'inserimento nella macchina di un breeding blanket (mantello per la produzione di trizio). Il trizio necessario per il mantenimento della reazione di fusione (circa 240 g/giorno) dovrà essere approvvigionato da fonti esterne, probabilmente dai reattori canadesi CANDU, considerando che le altre possibili fonti sono sotto controllo militare.

Obiettivi della fisica

Gli obiettivi di ITER passano anche attraverso il superamento di alcuni obiettivi di fisica di un plasma ad alta temperatura di deuterio-trizio. Questi obiettivi si possono così riassumere:

• dimostrare la fattibilità di operare con plasmi aventi caratteristiche vicine a quelle di un plasma da fusione; in particolare, dimostrare che le particelle alfa, prodotte dalle reazioni di fusione, siano in grado di riscaldare efficientemente la parte centrale del plasma stesso;
• dimostrare l'efficacia del sistema di rimozione delle particelle alfa in eccesso dal centro del plasma: esso è basato su una configurazione a X del campo magnetico. Questa configurazione permette l'utilizzo di un componente della macchina come bersaglio per le particelle cariche pesanti: questo componente è indicato come divertore. Il divertore è già utilizzato negli esperimenti tokamak esistenti, ma non è stato mai utilizzato nelle condizioni di alti flussi termici che saranno tipiche di ITER;
• testare i sistemi di riscaldamento del plasma, in particolare le antenne a radiofrequenza e gli iniettori di atomi neutri; verificare l'interazione di questi metodi di riscaldamento con le particelle alfa prodotte dalla fusione.

Positività di ITER

Numerosi sono gli aspetti positivi legati al programma ITER, fortemente connaturati al processo stesso di fusione nucleare:

• ottima alternativa di fronte all'esaurimento ed all'insostenibilità ambientale delle fonti fossili (Petrolio, Carbone, Gas, etc);
• il deuterio che interviene nelle reazioni di fusione abbonda in natura ed è reperibile negli oceani, fatto questo che potrebbe almeno in parte contrastare l'aumento di conflitti globali per l'accaparramento di fonti energetiche naturali;
• elimina i problemi legati alla fissione nucleare in materia di sicurezza dell'impianto: il reattore può infatti funzionare solo se mantenuto sotto controllo, altrimenti si spegne immediatamente;
• nessun rischio di proliferazione nucleare, in quanto il reattore per fusione, a differenza di alcuni tipi di reattori a fissione, non ha alcuna utilità nella produzione di combustibili a fini bellici;
• la quota di energia prodotta in surplus rispetto alla soglia di bilancio energetico non comporta alcuna emissione di gas serra. Una quota di gas serra può essere tuttavia emessa per la produzione dell'energia necessaria all'innesco e al sostentamento della fusione, nel caso in cui questa energia provenga da fonti a cui è associata un'emissione di gas serra;
• nessun trasporto di materiale contaminante: deuterio e litio (da cui si ricava il trizio) abbondano in natura.

Successori

Come già indicato gli obiettivi dell'ITER sono la realizzazione di un reattore a fusione in grado di produrre più energia di quanta ne venga consumata e in grado di sostenere la fusione nucleare per un tempo superiore ai pochi secondi degli esperimenti analoghi.

ITER non è progettato per produrre energia elettrica, un compito che è invece assegnato al progetto successivo, chiamato DEMO. DEMO sarà un progetto più grande e costoso di ITER dato che sarà necessario realizzare delle strutture sensibilmente più complesse per la produzione del trizio direttamente nell'impianto (blanket). Inoltre, le necessità di efficienza nella produzione di energia costringeranno all'uso di refrigeranti diversi dall'acqua utilizzata invece in ITER, richiedendo per questo tecnologie più avanzate e, quindi, più costose.

Voci correlate

• Reattore nucleare a fusione
• Centrale nucleare
• DEMO
• Fusione nucleare
• Impresa comune europea per il progetto ITER e lo sviluppo dell'energia da fusione

Altri progetti

• Commons

• Commons contiene immagini o altri file su ITER

Collegamenti esterni

• (EN) Sito ufficiale di ITER
• Sito europeo (EU) sulla fusione
• "ITER: la via verso la fusione termonucleare controllata" interessante articolo divulgativo
• Fonte divulgativa
• (EN) F4E (Fusion for energy) - Organismo della Comunità Europea che sta sviluppando ITER
• L'attività ENEA sulla fusione

Portale Energia

Portale Energia nucleare

Portale Fisica

Portale Ingegneria

Portale Scienza e tecnica