recensione per itis - ITIS Galileo Galilei

RECENSIONE PER ITER – da fonti giornalistiche, testi e link internet
Con queste pagine si vuole dare alcuni spunti agli allievi partecipanti all’incontro pubblico con
l’ENEA di Frascati e la TRATOS Cavi di Pieve S.Stefano, che avverrà lunedì prossimo 20 febbraio alle
10,30 presso la Sala Conferenze dell’Istituto, per poter porre domande nel dibattito che avverrà
dopo le relazioni degli intervenuti.
Il problema di fondo della produzione di energia, sia che derivi da fonti rinnovabili che da
combustibili fossili o nucleari, è quello di produrla in modo “pulito”. L’Itis “G.Galilei”,
facendo propria questa problematica, con il gruppo di docenti di “Storia della Scienza”,ha
organizzato per il 20 febbraio p.v. un incontro pubblico, presso la Sala conferenze della
scuola, con al centro l’analisi teorica ed esecutiva da un punto di vista tecnologico del
termoreattore nucleare ITER. Lo scopo è comprendere le finalità della costruzione di tale
reattore sia negli aspetti scientifici, sia nelle conseguenze applicative riguardo alla
gestione, al controllo, alla sicurezza ed ai costi di un’opera simile. Sarà presente la D.ssa
P.Batistoni dell’ENEA di Frascati, per lo sviluppo divulgativo di ITER e l’Ing. A.Bragagni
della Tratos Cavi s.p.a. di Pieve S.Stefano (AR), unica ditta aretina delle quattro italiane
che partecipa alla sua realizzazione.
ITER ( o International Thermonuclear Experimental Reactor) è un reattore, attualmente in
costruzione nella Provenza francese a Cadarache, a cui partecipano 34 nazioni e la cui
costruzione ruota intorno alla realizzazione della fusione termonucleare.
Prendendo come punto di partenza le conoscenze fisiche costituite e la tecnologia
collaudata, ITER rappresenta il primo progetto completo di impianto di fusione delle
dimensioni di una centrale elettrica convenzionale; nato 1985 da un’idea di Gorbaciov, ha
preso forma e sostanza nel tempo fino a diventare un piano ingegneristico dettagliato, per
cui i modelli o prototipi dei principali componenti tecnologici sono stati costruiti
dall'industria e sono stati collaudati sotto tutti gli aspetti. ITER rappresenta solo il prototipo
sperimentale a cui seguirà, verificati gli scopi prefissi di fattibilità, controllo e gestione, la
fase realizzativa delle centrali vere e proprie, per la produzione di energia illimitata, non
inquinante e priva della pericolosa tendenza a sfuggire di mano della fissione nucleare.
Cos’è la fusione termonucleare? E' la reazione nucleare che avviene nel sole e nelle
altre stelle, con produzione di una enorme quantità di energia.
Nella reazione di fusione nuclei di elementi leggeri, quali l'idrogeno, a temperature e
pressioni elevate, fondono formando nuclei di elementi più pesanti come l'elio.
Sono noti tre isotopi dell' idrogeno: l'idrogeno propriamente detto (H), il deuterio (D) e il
trizio (T). La reazione è quella che avviene tra un nucleo di deuterio e un nucleo di trizio,
reazione in cui si genera un nucleo di elio e un neutrone. In questa reazione la massa
complessiva dei prodotti è inferiore a quella delle particelle interagenti e si verifica la
liberazione di enormi quantitativi di energia secondo il principio di equivalenza massaenergia ( l’E=mc² di Einstein! ).
A temperatura ordinaria, in un gas, le particelle sono neutre; viceversa a temperatura
dell’ordine dei milioni di gradi, poiché le singole particelle tendono a dissociarsi negli
elementi costitutivi (ioni ed elettroni) il gas si trasforma in una miscela di particelle cariche,
chiamato plasma. Il plasma è il principale costituente delle stelle e del sole. Nel sole, che
ha una temperatura interna di 14 milioni di gradi, la reazione di fusione di nuclei di
idrogeno (reazione protone-protone) è responsabile di gran parte dell'energia che giunge
fino a noi sotto forma di calore e di luce.
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Mentre nel sole la reazione in oggetto è innescata da enormi forze e pressione di natura
gravitazionale e dai conseguenti scambi energetici dovuti alle collisioni tra le particelle,
per ottenere la fusione termonucleare controllata in laboratorio, con un bilancio energetico
positivo, è necessario riscaldare un plasma di deuterio-trizio a temperature molto alte
(dell’ordine di 100 milioni di gradi, più di sei volte la temperatura all'interno del sole!). Il
plasma deve essere confinato in uno spazio limitato, come recipiente, per un tempo
sufficiente (tempo di confinamento) a che l'energia liberata dalle reazioni di fusione possa
compensare sia le perdite, sia l'energia usata per produrlo e quindi produrre energia da
utilizzare direttamente. Per confinare il plasma costituito da particelle cariche (ioni di
deuterio e trizio), date anche le enormi temperature, deve essere creato un campo
magnetico di circa tredici tesla (circa 260.000 volte quello terrestre!).
Il cammino per arrivare alla realizzazione del reattore a fusione prevede il raggiungimento
di alcuni obbiettivi fondamentali in sequenza:
1. il breakeven, in cui l'energia generata dalla fusione eguaglia quella immessa
dall'esterno per mantenere il plasma a temperatura termonucleare. Il breakeven
dimostra la fattibilità scientifica del reattore a fusione;
2. l' ignizione in cui si ha l'autosostentamento della reazione di fusione, ad opera dei
nuclei di elio prodotti;
3. la fattibilità tecnologica quando, il rendimento netto di tutto l' impianto è positivo.
Il superamento della soglia del bilancio energetico della fusione è un obiettivo primario,
finora mai raggiunto, propedeutico a un uso della fusione per la produzione di energia per
uso civile ed industriale. Grazie alle specifiche tecniche di cui sopra, si ritiene che ITER
possa produrre energia in quantità almeno 5 -10 volte superiore a quella necessaria per
innescare e sostenere il processo di fusione (500 MW prodotti per 50 MW consumati per
riscaldare il plasma). Se questo avverrà da un grammo di combustibile si ricaverà energia
equivalente a 10.000 litri di petrolio!
Il Deuterio e d il Trizio, utilizzati come combustibili, sono ricavabili dall’acqua; il trizio può
essere prodotto direttamente all’interno della centrale, oppure utilizzando inizialmente in
alternativa piombo o litio. Date che le quantità dei materiali all’origine per ricavare i
combustibili, sono pressoché illimitate, e facilmente reperibili, e dato che il residuo
finale è la produzione di elio, gas innocuo, è chiara l’importanza di una simile opera, in
alternativa sia ai combustibili fossili attuali ed agli stessi combustibili radioattivi.
L’ITER verrà messo in funzione non prima del 2019. E’ attualmente in costruzione dal
2008 a Cadarache nella Provenza francese.
ARGOMENTI PER RIFLETTERE
Come avviene la fusione termonucleare? Come deve essere attivata in laboratorio o in
una centrale come ITER? Come viene mantenuta e controllata la massa del plasma a
decine di milioni di gradi di temperatura. Come si utilizzano i superconduttori? La reazione
di fusione è sicura? E’ controllabile? Si può fermare e spegnere senza pericolo?
Quali sono gli elementi che costituiscono il reattore ITER? A cosa serve la camera a
vuoto? Come si produce energia per utilizzo industriale?
Quali sono i costi della ricerca, della costruzione del reattore e della produzione energetica
se ITER sperimentalmente darà esito positivo? E’ conveniente? E’ sicura una costruzione
simile? Quale sarà il suo impatto ambientale? Come si trasporta l’energia prodotta?
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Una simile tecnologia potrà essere condivisa da nazioni più povere o sarà solo proprietà
delle nazioni più ricche, che in questo modo si affrancherebbero dall’uso dei combustibili
fossili e radioattivi?
ALCUNI LINK PER ANALIZZARE L’ARGOMENTO
http://www.iter.org/
http://www.fusione.enea.it/PROJECTS/iter/
http://fusionforenergy.europa.eu/
http://www.camminandoscalzi.it/wordpress/fonti-di-energia-rinnovabili.html
http://www.ilsole24ore.com/art/SoleOnLine4/Economia%20e%20Lavoro/2008/02/iter-azioni-industriali.shtml
http://leandrocandido.wordpress.com/2009/07/18/centrali-nucleari-si-alla-fusione/
IMMAGINE PER CAPIRE COME E’ COSTRUITO ITER E CHI PARTECIPA
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