FUSIONE - L'energia delle stelle

[lucio68]

Originariamente inviato da drakend
Sì ma se non si investe seriamente quella garanzia non ci sarà mai e se non ci sarà mai non si investe seriamente... è un circolo vizioso.

Certamente, però devi anche calcolare il fatto che la nostra economia è sostanzialmente basata sul petrolio.
Se si cominciasse a produrre energia con i reattori a fusione il petrolio perderebbe molta della sua importanza strategica e con esso tutti i suoi magnati (che siano stati o privati).
L'equilibrio economico mondiale ne risulterebbe completamente stravolto, e con esso anche quello politico e sociale.
Forse esagero, ma credo siano considerazioni che influiscano sullo sviluppo e sulla ricerca nel campo della fusione e di altri metodi per la produzione di energia.

[drakend]

Originariamente inviato da lucio68
Certamente, però devi anche calcolare il fatto che la nostra economia è sostanzialmente basata sul petrolio.
Se si cominciasse a produrre energia con i reattori a fusione il petrolio perderebbe molta della sua importanza strategica e con esso tutti i suoi magnati (che siano stati o privati).
L'equilibrio economico mondiale ne risulterebbe completamente stravolto, e con esso anche quello politico e sociale.
Forse esagero, ma credo siano considerazioni che influiscano sullo sviluppo e sulla ricerca nel campo della fusione e di altri metodi per la produzione di energia.

Sì il discorso che dici tu è ragionevole però ultimamente il petrolio sta continuamente aumentando di prezzo: quando comincerà a mettere seriamente a rischio lo sviluppo economico vedi come questi squilibri andranno a farsi benedire...
Io non ho ancora capito però se, a livello sperimentale, sono riusciti a produrre energia con la fusione atomica o no.

[ChristinaAemiliana]

Originariamente inviato da Cfranco
La fusione calda esiste e funziona ( il sole ce lo dimostra tutti i giorni ) ci sono ancora ostacoli tecnologici da superare , ma nessuno di essi sembra insormontabile , anche se gli investimenti richiesti sono colossali ( addirittura si sono messi insieme Europa , Giappone e Stati Uniti per un unico progetto ) .
La fusione fredda non pone alcun ostacolo tecnologico , non richiede attrezzature mostruosamente complicate , non ci sono costi allucinanti ... ma nessuno ha dimostrato mai che funzioni , teoricamente il fenomeno é "inspiegabile" e le prove sperimentali sono a dir poco dubbie e contrastanti , insomma che la fusione fredda esista qualcuno lo dice ma nessuno lo ha provato .

Ecco, questa è detta in parole semplici la posizione della comunità scientifica. Inutile aggiugere che se ci fossero evidenze sperimentali in favore della fusione fredda tutti sarebbero felicissimi di non avere più bisogno di attrezzature costosissime e di conseguenza di non dover più piangere miseria per farsi assegnare fondi per la ricerca. Ma ad oggi la realtà è che nessuno degli esperimenti nei quali i sostenitori della fusione fredda raccontano di aver visto picchi di energia spiegabili solo con una reazione nucleare è mai stato riprodotto a comando davanti a una commissione. E siccome la riproducibilità è una caratteristica essenziale che gli esperimenti devono avere, la situazione è quella ottimamente ed efficacemente illustrata da Cfranco.

[ChristinaAemiliana]

Originariamente inviato da lucio68
Certamente, però devi anche calcolare il fatto che la nostra economia è sostanzialmente basata sul petrolio.
Se si cominciasse a produrre energia con i reattori a fusione il petrolio perderebbe molta della sua importanza strategica e con esso tutti i suoi magnati (che siano stati o privati).
L'equilibrio economico mondiale ne risulterebbe completamente stravolto, e con esso anche quello politico e sociale.
Forse esagero, ma credo siano considerazioni che influiscano sullo sviluppo e sulla ricerca nel campo della fusione e di altri metodi per la produzione di energia.

Discorso ineccepibile. Infatti questo è il principale ostacolo imprevisto ("imprevisto" perché in genere lo scienziato non pensa a queste cose ma solo a far girare i suoi esperimenti ) che si è parato tra il progetto e la costruzione di ITER.

In pratica tutti sono coscienti del fatto che avere nel proprio Paese il primo reattore sperimentale a fusione rivesta un'importanza capitale per quanto riguarda la politica dei prossimi decenni...quindi non si riesce mettersi d'accordo su dove costruirlo.

Sono anni che si discute e si litiga (o meglio, i governi discutono e litigano e i ricercatori attendono molto seccati ) e ormai il ballottaggio, salvo sorprese dell'ultim'ora, dovrebbe essere tra Francia e Giappone. A causa di questo per un paio d'anni gli USA si erano ritirati dal progetto ITER, forse sperando di essere richiamati indietro con la promessa di costruire da loro il reattore, forse progettando di costruirsene uno per conto loro. I Giapponesi allora hanno dichiarato che se ITER fosse stato costruito nel loro Paese avrebbero versato loro la quota di fondi che fornivano gli USA (il che non è certo poco). Appena hanno saputo questo, gli USA sono tornati subito nel progetto, visto che evidentemente preferiscono che piuttosto ITER vada a finire in Europa...e adesso siamo qui ad attendere la decisione finale tra quei due siti in Francia e in Giappone, Cadarache e Rokkasho.

[ChristinaAemiliana]

Originariamente inviato da drakend
Io non ho ancora capito però se, a livello sperimentale, sono riusciti a produrre energia con la fusione atomica o no.

Sì, eccome, abbiamo raggiuto il pareggio (tanta energia prodotta quanta immessa) e abbiamo avuto un picco di 16 MW prodotti da fusione.

Il problema, se così si può chiamare, è che i tokamak esistenti non usano deuterio e trizio ma idrogeno normale: infatti sono, come cercavo di spiegare ieri sera, delle macchine per studiare i plasmi e la reazione di fusione, non sono costruite per produrre energia. L'unica macchina al mondo che usi veramente la reazione D-T è il JET, che è stato modificato apposta a questo scopo e in tal modo ha reso possibile una serie di esperimenti che altrimenti avrebbero già richiesto la costruzione di ITER.

Per avere una netta produzione di energia da fusione JET non è assolutamente sufficiente: è troppo piccolo e gli mancano troppi sistemi addizionali che un reattore dovrà avere.

ITER produrrà potenza, anche se non ancora a taglia commerciale: circa 50 MW di potenza netta. Prima di dire che è poca, pensiamo che i reattori a fissione sperimentali (ne esistono ancora molti, per studiare nuove soluzioni) e da ricerca ne producono anche loro 40-80 MW: costruire macchine più grandi che producano di più è inutile in fase sperimentale.

Il reattore "vero" che seguirà ITER, naturalmente, avrà una taglia commerciale usuale, di circa 1000 MWe.

Ora il lavoro mi chiama... In pausa pranzo vi scrivo qualcosa sulla fusione a confinamento inerziale, visto che vi interessa

[drakend]

Originariamente inviato da ChristinaAemiliana
Ora il lavoro mi chiama... In pausa pranzo vi scrivo qualcosa sulla fusione a confinamento inerziale, visto che vi interessa

Cavolo e se mi interessa!
Vediamo però se ho capito bene la situazione: la fusione nucleare è già stata realizzata dall'uomo e si tratta soltanto di progettare un reattore commerciale? E' giusto il quadro che ho delineato? Se è così si è ben più avanti di quanto pensassi: io pensavo che fossero ancora tante belle ipotesi teoriche che non potevano essere ancora verificate per mancanza di materiali che sopportassero i 100 mln di gradi tipici della fusione nucleare.
La scienza è andata avanti ed io sono rimasto indietro mi sa!
Tu fai una distinzione fra il reattore ITER e JET: a quanto ho capito il reattore JET è l'unico che utilizza il deuterio-trizio per la fusione nucleare, però mi citi i dati di ITER che utilizza l'idrogeno come materiale di base. Come mai?

[Silvio3d]

Originariamente inviato da ChristinaAemiliana
....
Ora il lavoro mi chiama... In pausa pranzo vi scrivo qualcosa sulla fusione a confinamento inerziale, visto che vi interessa ...

Intanto ciao a tutti...
Scusami ChristinaAemiliana ma se mi ricordo bene dai miei studi (Fisica Industriale non ci crederete ma abbiamo "studiato" queste cose che ancora oggi mi appassionano!!!) e se ricordo bene quello che diceva il mio libro di fisica (Halliday??) questo confinamento inerziale richiedeva una quantità di energia veramente spropositata e all'epoca sembrama molto imporbabile riuscrire a sfruttarlo... è ancora così? oppure le cose sono cambiate?
Se ho capito bene quello che hai scritto il reattore JET è derivato dagli studi fatti con i tokamak quindi non ha molto a che fare con il confinamento inerziale....

Dimenticavo... leggendo questa discussione e le parole di ChristinaAemiliana mi sta tornando la passione pee la fisica....
peccato aver abbandonato l'università....

COMPLIMENTI ChristinaAemiliana!!!!

[khri81]

la fusione a confinamento inerziale sarebbe la fusione fredda giusto?

sinceramente mi piace molto di più della fusione data dalle alte temperature!

[ChristinaAemiliana]

Datemi qualche minuto per mangiare un panino e rispondo a tutti

[guyver]

cri non ti offendi se risp alle domande più semplici?
x khri81: no sono due cose diverse, il confinamento inerziale è una fusione calda, la fusione fredda (se esiste) potresti fartela anche nel tuo piccolo laboratorio in cantina basterebbe sapere come si fa.
x drakend: iter non è stato ancora costruito
quoto cristina :
Il problema, se così si può chiamare, è che i tokamak esistenti non usano deuterio e trizio ma idrogeno normale: infatti sono, come cercavo di spiegare ieri sera, delle macchine per studiare i plasmi e la reazione di fusione, non sono costruite per produrre energia. L'unica macchina al mondo che usi veramente la reazione D-T è il JET, che è stato modificato apposta a questo scopo e in tal modo ha reso possibile una serie di esperimenti che altrimenti avrebbero già richiesto la costruzione di ITER.

[Cfranco]

Originariamente inviato da khri81
la fusione a confinamento inerziale sarebbe la fusione fredda giusto?

sinceramente mi piace molto di più della fusione data dalle alte temperature!

No , la fusione a confinamento inerziale é sempre "calda" , la differenza sta "solo" nel modo di riscaldare il materiale .

Vediamo però se ho capito bene la situazione: la fusione nucleare è già stata realizzata dall'uomo e si tratta soltanto di progettare un reattore commerciale? E' giusto il quadro che ho delineato? Se è così si è ben più avanti di quanto pensassi: io pensavo che fossero ancora tante belle ipotesi teoriche che non potevano essere ancora verificate per mancanza di materiali che sopportassero i 100 mln di gradi tipici della fusione nucleare.

Materiali che resistano a quelle temperature non esistono , il confinamento nel caso del Tokamak viene ottenuto tenendo il plasma all' interno di un campo magnetico che lo respinge dalle pareti .
Comunque i problemi sono reali , non derivano solo dalla mancanza di volontà di finanziare o di costruire .
In particolare mi risulta ( sempre che qualcuno non mi smentisca ) che il funzionamento odierno del JET non é continuo , e la maggior parte dei problemi sarebbe dovuta al fatto che la stabilizzazione del plasma nella camera é ancora piuttosto problematica .
Insomma un reattore commerciale non é dietro l' angolo che ci aspetta , ma richiede ancora anni di lavoro per la risoluzione di tutte quelle problematiche che nascono da un progetto di questa portata .

[guyver]

http://www.xmx.it/fusionefreddaFAQ.htm
link sulla fusione fredda
sarà tutto vero? il 2000 è gia passato

[ChristinaAemiliana]

Eccomi! Se mi aiutate vi ringrazio, altro che offendermi!

Per spiegare un po' come funziona la fusione inerziale conviene parlare un attimino di una cosa che si chiama

Criterio di Lawson

Il criterio di Lawson non è altro che una formulazione numerica delle condizioni che devono aversi perché il combustibile della fusione si accenda.

Questo criterio si ricava passando per una serie di considerazioni e di calcoli che vi risparmio (chi fosse interessato può trovare tutto quanto su qualsiasi buon testo sulla fusione), ma intuitivamente parlando il concetto che si vuole esprimere è questo:

SORGENTI > POZZI

e cioè che se vogliamo che il D-T si accenda, i canali mediante i quali gli fornisco energia devono "vincere" sui canali di perdita.

Il criterio di Lawson, alla fine di tutti i rimaneggiamenti, assume questa forma:

(DENSITA' PARTICELLARE DEL D-T)*(TEMPO DI CONFINAMENTO DELL'ENERGIA) > 10^20 s/m^3

La densità particellare del plasma non è altro che il numero di particelle di D-T (si assume comunemente che il combustibile sia 50% D e 50% T) per metro cubo. Il tempo di confinamento dell'energia invece è definito semplicemente come il tempo caratteristico nel quale il combustibile perde energia attraverso i canali di perdita che tutti conosciamo: conduzione, convezione e irraggiamento. Notiamo che questo tempo caratteristico esprime un ordine di grandezza ed è misurato sperimentalmente, non calcolato: non esistono formule precise che dicano quanti W/m^3 di potenza il combustibile perda. Ma tanto a noi non interessa il numerello preciso: ci basta sapere l'ordine di grandezza del tempo in cui il D-T si raffredda (ricordiamo che lo devo tenere a 10 keV di temperatura), che sia 1 secondo, 1 millisecondo, 1 microsecondo, insomma un'informazione di questo tipo.

Ma allora io in teoria ho varie possibilità di soddisfare questo criterio: in particolare posso prendere densità grandi e tempi piccoli o al contrario densità piccole e tempi grandi. Ed è proprio qui che nascono le due filosofie di confinamento, magnetico e inerziale.

Il confinamento magnetico opera con densità di circa 10^20 particelle per metro cubo e tempi di confinamento dell'ordine del secondo. Non fatevi ingannare dalla densità: malgrado il numerone, stiamo parlando di plasmi estremamente rarefatti, 4-5 ordini di grandezza al di sotto della densità dell'aria che respiriamo.

Il confinamento inerziale opera con tempi di confinamento dell'ordine di 10^(-8)-10^(-9) secondi, quindi con densità molto maggiori.

[Banus]

Originariamente inviato da guyver
http://www.xmx.it/fusionefreddaFAQ.htm
link sulla fusione fredda
sarà tutto vero? il 2000 è gia passato

il link fa riferimento a un documento del 95, quindi un po' datato.
Inoltre il riferimento ai "Grigi" non mi ispira molto

Ho trovato questo: http://www.vialattea.net/esperti/fis/fusfredda.htm
che racconta più o meno gli stessi fatti.

Si accenna anche al cosidetto "confinamento muonico". In pratica si sostituiscono ai normali elettroni dei muoni che hanno stessa carica ma massa molto maggiore. In questo modo si riesce ad avere reazioni di fusione anche in condizioni ambientali. Unico difetto: i muoni decadono, produrli costa energia e non riescono a catalizzare abbastanza reazioni da permettere un pareggio. Quindi è una strada ormai abbandonata...

Riguardo alla fusione fredda, ci potrebbero essere novità grazie ai progressi delle nanotecnologie. Con un po' di fantasia si può pensare a un confinamento dell'idrogeno a livello atomico. Completamente fuori dalla portata delle tecnologie attuali, comunque

Originariamente inviato da ChristinaAemiliana
Il confinamento magnetico opera con densità di circa 10^20 particelle per metro cubo e tempi di confinamento dell'ordine del secondo.

Quindi il reattore impiega circa un secondo ad "accendersi"?

[ChristinaAemiliana]

Fusione inerziale

Ecco come funziona.



Il combustibile è quello giallo al centro ed è costituito da una pastiglia (tutta la pallina la chiamiamo pellet) di D-T solido. Tutto intorno, in blu, c'è uno strato di materiale ad alto Z (alto numero atomico, sono nuclei pesanti con molta inerzia rispetto a D e T che sono i nuclei più piccoli che esistano dopo l'idrogeno semplice). L'ultimo strato, quello esterno, è costituito da un materiale che si chiama ablatore.

L'ablatore viene colpito da impulsi di laser di potenza e quindi vaporizzato. L'ablatore vaporizzato, allontanandosi, per la legge di azione e reazione determina una compressione del nucleo del pellet rimasto. Il materiale ad alto Z con la sua inerzia aiuta il D-T, che è stato scaldato dalla deposizione di energia e tenderebbe ad espandersi, a restare confinato in forma di sferetta per il tempo necessario ad accendersi. Così si riesce contemporaneamente a fornire l'energia necessaria a scaldare il combustibile fino ai famosi 10 keV e a comprimerlo fino alla densità voluta.

A questo punto però una persona molto furba potrebbe domandare: ma perché si rende necessaria pure una compressione ulteriore? Non si può soddisfare il criterio di Lawson con una densità pari a quella che ha il D-T nel pellet? Perché comprimerlo ancora per aumentare la sua densità di altri 3 ordini di grandezza?

La ragione sta ancora una volta nella fisica che si nasconde dietro al fenomeno. Si dimostra che nel caso della fusione inerziale il criterio di Lawson può essere riscritto in un'altra forma:

(DENSITA')*(RAGGIO DEL PELLET) > 3 g/cm^2

Cosa vuol dire questo? Che se io prendo la densità pari a quella del D-T nel pellet (che è pari a 0,2 g/cm^3) il raggio minimo della pallina mi viene automaticamente determinato e vale circa 15 cm. Con un pellet siffatto il criterio di Lawson è soddisfatto e si può accendere la reazione di fusione? Certo. Peccato però che quella lì sia praticamente una bomba nucleare della stessa potenza di quella di Hiroshima. Ovviamente non posso usare un oggetto del genere in maniera controllata: devo produrre delle microesplosioni con pellet molto più piccoli. Da qui la necessità di ridurre il raggio e, quindi, di aumentare la densità.

[ChristinaAemiliana]

Originariamente inviato da Banus
Quindi il reattore impiega circa un secondo ad "accendersi"?

In pratica sì...diciamo che ho un secondo di tempo per accenderlo prima che l'energia che gli ho dato scappi via.

[gpc]

Capisco male oppure questo tipo di reazioni produce dei "botti" di energia invece che un rilascio costante come negli altri tipi di reattore non a fusione?

[ChristinaAemiliana]

Originariamente inviato da gpc
Capisco male oppure questo tipo di reazioni produce dei "botti" di energia invece che un rilascio costante come negli altri tipi di reattore non a fusione?

Sì, è esatto...soprattutto per il caso della fusione inerziale si tratta di rilasci di energia discreti, una serie di microesplosioni successive, visto che i pellet vengono lasciati cadere uno alla volta nella camera dove vengono colpiti dai laser. Però attenzione, parliamo di eventi in cui il riscaldamento e l'accensione del pellet durano 10^(-9) secondi e la conseguente esplosione di energia 10^(-12) secondi: molti di questi eventi in successione, vista l'esugua durata, verrebbero percepiti quasi come un continuo.

Del resto anche nel caso del confinamento magnetico il funzionamento del reattore è pulsato, con più scariche di plasma una successiva all'altra.

Cmq questo non è un problema, ricordiamo sempre che non si sfrutta direttamente questa energia. L'energia di fusione è energia cinetica dei frammenti di fissione. Noi prendiamo il neutrone, lo facciamo rallentare in un materiale che si scalda e asportiamo il calore. Quello che creiamo in modo non propriamente continuo è la reazione che genera i neutroni, quindi tutto quello che succede è che i neutroni arrivino a mo' di treni d'onda distanziati al massimo una frazione di secondo...il materiale che si deve scaldare grazie al loro passaggio si comporta esattamente come se arrivassero in un flusso uniforme. Del resto anche in un reattore a fissione il flusso neutronico non è del tutto uniforme sulla geometria del nocciolo...

[guyver]

a proposito della fusione inerziale qualcuno ha visto spider man2?
un pò fantasiosa come rapresentazione di fusione

[guyver]

Prima di tutto freeman non mi bannare

Poi
Molto OT:
Per Cri
Ti reputo responsabile (e quindi passibile di fusitgazione a colpi di nutella) della mia rinnovata voglia di intraprendere la via della fisica (un po come la via della forza )
Devi sapere che sono un ex studente di fisica (pisa) che ha lasciato tutto per amore (sbagliato) e per lavoro.
Quello per la fisica, è un rimpianto mai cancellato ma alla mia veneranda età (27 ) come faccio a tornare in dietro? anche perche ho un amore(giusto) e tra 3 mesi andremo a convivere.
Non bisogna mai perdere il treno
Cmq vorrei tanto aver concluso gli studi

Ps Scherzavo eh mica ce l'ho con te anzi
chiuso OT
Ciao