Il nostro lavoro
Energia da fusione
Il potenziale per un'energia a zero emissioni di carbonio e abbondante
La fusione è una fonte di energia avanzata con il potenziale di produrre energia abbondante e a zero emissioni in tutto il mondo. Aprire la strada alla commercializzazione della fusione potrebbe consentirci di integrare nel mix energetico questa fonte sicura e priva di emissioni di carbonio, rivoluzionando potenzialmente il modo in cui alimentiamo l'economia globale.
Come funziona l'energia di fusione?
L'energia di fusione è un fenomeno naturale, il processo stesso che alimenta il Sole e contribuisce a rendere possibile la vita sulla Terra. In una reazione di fusione, due nuclei leggeri si fondono per formare un unico nucleo più pesante quando si verificano le giuste condizioni di temperatura, densità e durata. Il processo rilascia energia perché la massa totale del singolo nucleo risultante è inferiore alla massa dei due nuclei originali. La massa residua diventa energia secondo la famosa equazione di Einstein (E=mc2).
L'energia di fusione ha il potenziale per fornire:
- Energia sempre disponibile e stabile, senza scorie radioattive di alto livello o emissioni di gas serra.
- Elevata produzione di energia con un'impronta di terreno molto ridotta e nessun rischio di fusione, riducendo le barriere di ubicazione.
- Accessibilità a livello mondiale, in quanto non si basa su risorse naturali regionali.
- Potenziale di energia altamente competitivo, che produce più energia per grammo di combustibile di qualsiasi altro processo di generazione.
Ma le sfide rimangono:
- Avanzamento della tecnologia: Attualmente non disponiamo della tecnologia commercializzata per attingere a questa promettente fonte di energia. Per rendere la fusione una realtà, dobbiamo far progredire una serie di tecnologie di fusione e sviluppare e testare impianti di fusione in condizioni reali.
- Certezza normativa: Abbiamo bisogno di norme chiare, specifiche e proporzionate che forniscano un quadro di riferimento per gli sviluppatori.
- Industria e mercato: Dobbiamo creare un'industria della fusione globale con un mercato globale. L'industria della fusione sta fiorendo, con la creazione di nuove aziende e start-up in tutto il mondo e la rapida evoluzione di collaborazioni e contratti internazionali.
Le ultime novità sull'energia di fusione
La nostra vision
CATF immagina un mondo in cui l 'energia di fusione abbia un percorso praticabile verso lo sviluppo commerciale, con il potenziale di trasformare la nostra matrice energetica globale e ridurre drasticamente le emissioni di gas serra.
I nostri esperti di fusione coinvolgono i leader del settore, i governi, le aziende tecnologiche, i laboratori nazionali e i potenziali investitori per sostenere la creazione di un mercato globale per l'industria della fusione con una regolamentazione adeguata. Svolgiamo il ruolo critico di catalizzatore e coordinatore per individuare le lacune esistenti nel processo di industrializzazione e regolamentazione e per impostare e guidare le strategie per colmare tali lacune.
Il nostro obiettivo è creare una rete che faciliti la collaborazione internazionale, le prime connessioni commerciali, si impegni nella difesa delle politiche e si interfacci con gli sforzi di comunicazione pubblica per commercializzare i sistemi di energia da fusione.
Attraverso la nostra analisi, ci proponiamo di:
- Sostenere l'aumento dei livelli di preparazione tecnologica (TRL) e far progredire le dimostrazioni commerciali.
- Evidenziare la necessità di schemi di riferimento, quadri normativi e infrastrutture.
- Contribuire allo sviluppo di un'adeguata politica in materia di energia da fusione.
- Contribuire allo sviluppo di un'industria globale dell'energia da fusione.
- Proporre soluzioni per superare i problemi della catena di approvvigionamento
- Aggiungere nuovi strumenti e competenze sul campo per lo sviluppo della forza lavoro.
- Esplorare approcci alternativi alla fusione
Verso il futuro
CATF sta aprendo la strada alla dimostrazione globale e alla creazione di un'industria dell'energia da fusione in questo decennio.
Stiamo intraprendendo e commissionando studi di mercato sull'energia di fusione, valutazioni sulla preparazione tecnologica e analisi normative, sottolineando le aree di collaborazione internazionale. In qualità di risorsa obiettiva e indipendente per gli stakeholder del settore della fusione, stiamo aumentando la consapevolezza del potenziale dell'energia di fusione - educando i legislatori, l'industria e la comunità delle ONG sul suo potenziale e sottolineando il settore come potenziale percorso di carriera e opportunità commerciale per i fornitori della catena di approvvigionamento.
Sviluppo tecnologico
Far progredire i livelli di preparazione tecnologica (TRL) delle tecnologie esistenti, creare database di riferimento internazionali, facilitare l'introduzione di nuovi strumenti nello sviluppo della fusione e sostenere nuovi concetti di fusione.
De-rischio
Fornire elementi di guida e risorse che riducano le incertezze nello sviluppo della fusione come fonte commerciale di energia.
Accesso agli ambienti industriali
Sviluppare strumenti di riferimento per analizzare, sviluppare e integrare la fusione nella prospettiva del mix energetico, anche in scenari di emissioni nette a zero e oltre.
Avvocato
Posizionare la fusione come tecnologia climatica necessaria per l'industria net-zero, sostenendo al contempo politiche adeguate che consentano lo sviluppo della fusione come fonte di energia sicura e commercialmente valida.
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Domande frequenti sull'energia di fusione
Che cos'è l'energia di fusione?
La fusione nucleare avviene quando uno o più nuclei atomici più leggeri si combinano per formare un nucleo più pesante, liberando energia. Questa reazione avviene in natura: è il processo che alimenta stelle come il Sole e, grazie alla generazione di energia netta della fusione, è possibile la vita sulla Terra.
Quali sono i vantaggi dell'energia di fusione?
L'energia di fusione offre vantaggi evidenti come fonte di energia ferma e a zero emissioni:
- Zero emissioni di carbonio: A differenza dei combustibili fossili, l'energia di fusione non emette gas serra durante il processo di fusione. Passando all'energia da fusione, possiamo ridurre significativamente la nostra impronta di carbonio, preservare le risorse naturali e promuovere un ambiente più pulito per le generazioni future.
- Abbondanza di combustibile: Le fonti di combustibile per la fusione, come il deuterio e il trizio, possono essere estratte dall'acqua di mare e sono praticamente inesauribili. Con un'ampia disponibilità di combustibile, l'energia da fusione offre una sicurezza energetica a lungo termine e un sollievo dalle preoccupazioni legate alla scarsità di risorse.
- Sicurezza e riduzione dei rifiuti: La fusione è auto-limitante, il che la rende intrinsecamente sicura. Inoltre, le macchine per la fusione sono state progettate per non generare rifiuti radioattivi di alto livello, rendendo la fusione un'opzione energetica responsabile e sostenibile.
- Requisiti minimi di terreno: La fusione offre una maggiore produzione di energia per ogni superficie utilizzata, senza necessità di spazio significativo per il combustibile o i rifiuti.
- Minore espansione della trasmissione: L'ingombro ridotto di Fusion aumenta la possibilità di localizzare gli impianti vicino ai centri di domanda, riducendo così l'espansione dei sistemi di trasmissione a lunga distanza.
Quali sono i diversi approcci per attingere all'energia di fusione?
Esistono molti approcci diversi per sfruttare la potenza dell'energia di fusione e CATF incoraggia il progresso di tutti gli approcci promettenti. Ecco alcuni degli approcci più importanti:
- Fusione a confinamento magnetico (MCF): L'approccio di ricerca sulla fusione più importante, la MCF prevede l'uso di potenti campi magnetici per confinare e riscaldare il plasma alle temperature estreme necessarie per la fusione. Progetti come ITER e SPARC (una macchina per la fusione compatta sviluppata dal MIT e da Commonwealth Fusion Systems) mirano a ottenere reazioni di fusione sostenute e ad aprire la strada a centrali elettriche a fusione su scala commerciale.
- Fusione a bersaglio magnetizzato (MTF): Sviluppato negli anni '70 dal programma dei reattori navali statunitensi, l'MTF si basa su un rivestimento metallico cilindrico implodente che comprime una configurazione di plasma preriscaldato e magnetizzato fino a raggiungere le condizioni termonucleari.
- Fusione a confinamento inerziale (ICF): Nell'ICF, laser ad alta energia o fasci di particelle comprimono e riscaldano piccole pellet di combustibile per indurre la fusione. Questo approccio, esemplificato dalla National Ignition Facility (NIF) negli Stati Uniti, cerca di replicare le condizioni che si trovano nel nucleo delle stelle. Sebbene l'ICF debba affrontare sfide tecniche, si stanno compiendo progressi nel raggiungimento di reazioni di fusione accese e sostenute.
- Configurazione a inversione di campo: Le configurazioni a inversione di campo, così come i relativi specchi a inversione di campo, offrono toroidi compatti con campo magnetico toroidale minimo o nullo. Questo approccio è caratterizzato da plasmi ad alto beta e dalla loro stabilità macroscopica.
- Altre categorie di fusione: Esistono anche pinze magnetiche o elettriche, confinamento elettrostatico inerziale, fusione catalizzata da muoni e altre forme di fusione a bassa potenza, spesso in fasi di sviluppo precedenti rispetto alle categorie più note.
Qual è la differenza tra fusione e fissione nucleare?
La fusione e la fissione sono modi diversi di convertire l'energia in qualcosa di utile, come il calore o l'elettricità. Entrambi hanno la capacità di generare energia a zero emissioni di carbonio.
L'energia è definita come la capacità di compiere lavoro. Le categorie di energia potenziale comprendono quella cinetica, elettrica, magnetica, nucleare e gravitazionale. Per ogni categoria, gli scienziati dispongono di formule per descriverla. La fusione e la fissione convertono entrambe l'energia dagli atomi, ma in modi opposti.
La fusione porta piccoli nuclei così vicini da fondersi. I nuclei devono essere abbastanza vicini da poter percepire la forza nucleare reciproca. Affinché si verifichi la fusione, i nuclei che reagiscono devono essere molto vicini tra loro, entro 10-10- 10-15 (mille trilionesimi) metri l'uno dall'altro. Questo è lo stesso processo che alimenta le stelle. Le stelle sfruttano la propria gravità per creare condizioni di plasma nelle loro regioni centrali, dove si genera energia di fusione netta. Sulla Terra, le macchine per l'energia di fusione si basano su altre categorie di energia per creare condizioni simili.
La fissione rompe gli atomi, dividendo i nuclei grandi in nuclei più piccoli. Un neutrone colpisce un atomo più grande, costringendolo a dividersi in due atomi più piccoli, noti anche come prodotti di fissione. Vengono inoltre rilasciati altri neutroni che possono innescare una reazione a catena. L'energia viene rilasciata quando ogni atomo si divide.
La fusione nucleare produce scorie?
La fusione produce rifiuti. Tuttavia, sono in corsosono in corso sforzi per ridurre al minimo, circoscrivere, o eliminare rifiuti dal ciclo dell'energia di fusione il più possibile. La maggior parte dei concetti sviluppati includono materiali affetti da trizio. Il trizio è un emettitore di energia beta bassa e basso rischio rischio quando si trova al di fuori del corpo umano. Essendo un isotopo dell'idrogeno, è altamente mobile e può sostituire l'idrogeno in una serie di composti organici che possono essere inalati o ingeriti (vedi Boyer, 2009). Il trizio è presente naturalmente nell'ambiente in molto basse concentrazioni ed è stato ampiamente disperso nell'atmosfera durante i test sulle armi negli anni Cinquanta e Sessanta. Di conseguenza, i limiti di rilascio di trizio nell'ambiente sono severi. Essendo a vita breve, i rifiuti triziati saranno decaduti al 99% entro 82 anni.
Inoltre, materiali di attivazione ridotti risulteranno in basso-livello di rifiuti radioattivi dopo 100 anni di arresto del funzionamento. Fusione-acciai martensitici ferritici ad attivazione ridotta su misura come l'EUROFER97 e l'F82H sono statien prodotti con questo obiettivo.
La fusione nucleare è sicura?
Sì, l'energia di fusione può essere commercializzata in modo sicuro. La fusione è autolimitante, cioè la macchina che la genera si spegne non appena non è sotto controllo, il che la rende intrinsecamente sicura. Questa caratteristica deriva dalla fisica affidabile del plasma confinato magneticamente. Inoltre, le macchine per l'energia da fusione creano il loro combustibile durante il funzionamento, quindi, a differenza delle centrali fossili e di fissione, non esistono grandi scorte di combustibile in loco. Sono progettate in modo da non produrre scorie nucleari altamente radioattive e a lunga vita.
