A Fusão Nuclear  e o Projecto ITER Contributo para a Conferência: PRODUÇÃO, CONSUMO E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA PARA A PRÓXIMA...
Construir Ideias
Contribuição Energética “ The challenge for all countries is to put in motion a transition to a more secure, lower-carbon ...
Défice energético <ul><li>Contribuição da Fusão até 2100 </li></ul><ul><ul><li>Apenas conseguirá suprir excedente da procu...
Fusão Nuclear <ul><li>E=mc 2 </li></ul><ul><ul><li>2 Núcleos leves </li></ul></ul><ul><ul><li>1 Núcleo pesado </li></ul></...
Domar a energia das estrelas <ul><li>Sol vs MAST </li></ul><ul><li>Densidade vsTemperatura </li></ul>
Plasma <ul><li>Quarto estado da matéria </li></ul><ul><li>Partículas energéticas </li></ul><ul><li>Perde-se ligação químic...
Os plasmas entre nós
Para quando? <ul><li>JET 1997 </li></ul><ul><li>Única máquina com capacidade para operar num regime de fusão nuclear </li>...
Central de Fusão - Bas Pease, 1956
O Caminho
ITER <ul><li>Colaboração Internacional </li></ul><ul><ul><li>“ In Kind” </li></ul></ul><ul><ul><li>10 G€ </li></ul></ul><u...
Um passo necessário <ul><li>O ITER é um passo necessário entre o JET e um protótipo de uma central de energia de fusão (DE...
Evolução ITER JET DEMO 6 meters  80 m3 ~ 16 MW th 12 meters 800 m 3 ~ 500 MW th Diâmetro  (torus)   Volume de Plasma  Potê...
Parceiros ITER
Tecnologia
Custo por área
Oportunidades para as empresas <ul><li>Estimativas preliminares: </li></ul><ul><ul><li>a contribuição total da União Europ...
Participação portuguesa <ul><li>Estudos de erosão e deposição de materiais com relevância para o diversor do ITER </li></u...
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Séc. XXI – Século da luz? <ul><li>Aparente “boom” no séc. XXI </li></ul><ul><ul><li>Proliferação de tokamaks </li></ul></u...
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Porquê da proliferação <ul><li>Interesse de cada país num DEMO </li></ul><ul><li>Desenvolvimento de tecnologias, diagnósti...
Programa Português de Fusão <ul><li>Treino e formação de pessoal </li></ul><ul><ul><li>Doutoramento Europeu  (Internaciona...
Associação EURATOM-IST <ul><li>Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear  </li></ul><ul><ul><li>Unidade de Investigação da Asso...
JET – Um exemplo
Parceiros IPFN <ul><li>Instituto Tecnológico e Nuclear (ITN) </li></ul><ul><li>Centro de Electrónica e Instrumentação, da ...
Política Energética <ul><li>Enquadrar honestamente a Fusão Nuclear </li></ul><ul><li>Uma nova política energética deve ser...
Mais informação <ul><li>Participação portuguesa no Programa Europeu de Fusão </li></ul><ul><ul><li>http://www.ipfn.ist.utl...
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  • Apresentação Dr. HoráCio Fernandes

    1. 1. A Fusão Nuclear e o Projecto ITER Contributo para a Conferência: PRODUÇÃO, CONSUMO E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA PARA A PRÓXIMA DÉCADA EM PORTUGAL por Horácio Fernandes
    2. 2. Construir Ideias
    3. 3. Contribuição Energética “ The challenge for all countries is to put in motion a transition to a more secure, lower-carbon energy system, without undermining economic and social development.” World Energy Outlook 2007 (OECD/IEA)
    4. 4. Défice energético <ul><li>Contribuição da Fusão até 2100 </li></ul><ul><ul><li>Apenas conseguirá suprir excedente da procura ! (actual road map ) </li></ul></ul><ul><ul><li>Alternativa apenas reside no Carvão </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Gás natural e petróleo manterão oferta? </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Recursos de Urânio continuam escassos e com elevados custos de refinamento </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>“ Breeders ” – opção a 30 anos? </li></ul></ul></ul>
    5. 5. Fusão Nuclear <ul><li>E=mc 2 </li></ul><ul><ul><li>2 Núcleos leves </li></ul></ul><ul><ul><li>1 Núcleo pesado </li></ul></ul><ul><ul><li>1 neutrão </li></ul></ul><ul><li> Massa convertida em energia </li></ul><ul><li>25 g combustível </li></ul><ul><ul><li>10 toneladas Carvão </li></ul></ul><ul><ul><li>Necessidade electricidade 1 pessoa/vida </li></ul></ul>
    6. 6. Domar a energia das estrelas <ul><li>Sol vs MAST </li></ul><ul><li>Densidade vsTemperatura </li></ul>
    7. 7. Plasma <ul><li>Quarto estado da matéria </li></ul><ul><li>Partículas energéticas </li></ul><ul><li>Perde-se ligação química - átomos </li></ul>
    8. 8. Os plasmas entre nós
    9. 9. Para quando? <ul><li>JET 1997 </li></ul><ul><li>Única máquina com capacidade para operar num regime de fusão nuclear </li></ul>1.7 MW (World First) 16.2 MW (World Record) Potência de fusão Q = 0.6
    10. 10. Central de Fusão - Bas Pease, 1956
    11. 11. O Caminho
    12. 12. ITER <ul><li>Colaboração Internacional </li></ul><ul><ul><li>“ In Kind” </li></ul></ul><ul><ul><li>10 G€ </li></ul></ul><ul><li>Objectivos </li></ul><ul><ul><li>Provar a viabilidade científica e técnica da energia de fusão </li></ul></ul><ul><ul><li>Testar o funcionamento integrado de todas as tecnologias necessárias ao funcionamento de uma central eléctrica de fusão nuclear. </li></ul></ul><ul><li>P = 500 MW, D = 300 s, Q = 10 - 20 </li></ul><ul><li>Duração: 10 anos Construção, 20 anos Exploração </li></ul>
    13. 13. Um passo necessário <ul><li>O ITER é um passo necessário entre o JET e um protótipo de uma central de energia de fusão (DEMO), que poderá demonstrar a produção de energia em larga escala dentro de 35 anos </li></ul><ul><li>A contribuição da energia de fusão poderá tornar-se significativa para o portfólio energético na segunda metade do século </li></ul>
    14. 14. Evolução ITER JET DEMO 6 meters 80 m3 ~ 16 MW th 12 meters 800 m 3 ~ 500 MW th Diâmetro (torus) Volume de Plasma Potência de fusão 1000 MW el
    15. 15. Parceiros ITER
    16. 16. Tecnologia
    17. 17. Custo por área
    18. 18. Oportunidades para as empresas <ul><li>Estimativas preliminares: </li></ul><ul><ul><li>a contribuição total da União Europeia para o ITER será distribuída por 220 contratos: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>130 contratos para fabrico/ fornecimento com valor médio de 12 M€ variando entre 2 M€ até 60 M€ por contrato </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>90 contratos de serviços: suporte de engenharia à Organização ITER durante a construção, com valor médio de 12M€. </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Complemento aos contratos para principais componentes e serviços levarão a subcontratação de empresas: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>serviços de engenharia </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>tecnologias específicas </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>equipamentos </li></ul></ul></ul><ul><li>O ITER irá necessitar dos serviços de numerosas organizações, e terá um forte envolvimento da Indústria, incluindo Pequenas e Médias Empresas (PMEs). </li></ul>
    19. 19. Participação portuguesa <ul><li>Estudos de erosão e deposição de materiais com relevância para o diversor do ITER </li></ul><ul><li>Apoio ao desenvolvimento do sistema de gestão de Qualidade para a Agência doméstica Europeia e apoio às Associações nos projectos </li></ul><ul><li>Manipulação remota para o ITER </li></ul><ul><li>Revisão do CODAC do ITER </li></ul><ul><li>Design de Diagnósticos para o ITER </li></ul><ul><ul><li>Core-Plasma LIDAR Thomson Scattering </li></ul></ul><ul><ul><li>Equatorial visible/IR wide angle viewing system </li></ul></ul><ul><ul><li>Plasma position reflectometer </li></ul></ul><ul><li>Design mecânico (CAD) e análise térmica de sub-sistemas para o manipulador remoto DTP2 </li></ul><ul><li>Análise térmica da bomba de vácuo (com códigos NASTRAN e ESARAD) para o feixe de neutros de diagnóstico (DNB cryopump) </li></ul>
    20. 20. Tokamaks no Mundo <ul><li>54 tokamaks operacionais (+ stellarators, pinches, spheromaks) </li></ul><ul><ul><li>Ásia: 26 (14 - Japão, 5 - China) </li></ul></ul><ul><ul><li>Europa: 15 (6 - Russos, 2 - UK, 2 - Alemanha) </li></ul></ul><ul><ul><li>América: 12 (7 - USA, 3 - Brazil) </li></ul></ul><ul><ul><li>África, Médio oriente e Oceania: 4 </li></ul></ul><ul><li>Orçamento Internacional:1-2 GEuro/ano </li></ul><ul><li>ITER fundado em cooperação (10 G$USD) </li></ul><ul><li>Orçamento fusão correcto para o progresso </li></ul>
    21. 21. Séc. XXI – Século da luz? <ul><li>Aparente “boom” no séc. XXI </li></ul><ul><ul><li>Proliferação de tokamaks </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>ITER em construção </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>IFMIF - projecto </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>2 grandes e 14 médios tokamaks em operação (JET, JT-60U, DIII-D, AUG, Tore Supra, MAST, NSTX, TEXTOR, HT-7M etc.)+ LHD, pinches, IF devices (NIF, etc) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>5 novos tokamaks médios : KSTAR (Coreia), EAST (China), SST-1 (Índia), QUEST (Japão), KTM (Cazaquistão). TODOS na Ásia! </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Grande stellarator em construção (W7-X, Alemanha) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>JT60-SA “tokamak satélite” do ITER </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>CTF (ST Teste de componentes), estudos preliminares </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>… ~ 70 pequenos dispositivos </li></ul></ul></ul>
    22. 22. Novos tokamaks <ul><li>KSTAR, Coreia (Operação Setembro 2007) </li></ul><ul><li>QUEST, Kyushu University, Japão (plasma Junho 2008) </li></ul><ul><li>SST-1, Índia (2008) </li></ul><ul><li>KTM, Cazaquistão (Construído, operação 2009) </li></ul><ul><li>TOKASTAR, Nagoya Univ., Japão, (primeiro plasma) </li></ul><ul><li>TEXT/HUST, US=> Wuhan Univ., China </li></ul><ul><li>Proto-Sphera, Itália (Vindo do START, UK) </li></ul><ul><li>COMPASS-D, UK=> Praga, Rep. Checa (operação Dezembro 2008) </li></ul><ul><li>STOR-1, Canadá> Univ. of Utah, US, (operação) </li></ul><ul><li>HT-2M, PRC=> Paquistão </li></ul><ul><li>MEDUSA, US => México (planos) </li></ul><ul><li>NOVILLO, México (re-start) </li></ul><ul><li>DAMADAN, Irão (operacional 2007) </li></ul><ul><li>Em estudo: </li></ul><ul><ul><li>Rússia, Canadá, México, Brasil, Irão, Egipto, Arábia Saudita, Bielo-Rússia, Tailândia, Líbano </li></ul></ul><ul><li>Mais de 20 novos tokamaks desde 2005 </li></ul>
    23. 23. Porquê da proliferação <ul><li>Interesse de cada país num DEMO </li></ul><ul><li>Desenvolvimento de tecnologias, diagnósticos e materiais em tokamaks pequenos e médios </li></ul><ul><ul><li>Ex. Metais líquidos ( ISTTOK, CDX, T-11M, FTU, NSTX ) </li></ul></ul><ul><li>Regimes avançados </li></ul><ul><ul><li>AC (ISTTOK, STOR-M, HT-7M) </li></ul></ul><ul><ul><li>Configurações alternativas (MAST, ETE) </li></ul></ul><ul><li>Problemas em aberto no ITER </li></ul><ul><li>Treino e formação (Físicos e Engenheiros ) </li></ul>
    24. 24. Programa Português de Fusão <ul><li>Treino e formação de pessoal </li></ul><ul><ul><li>Doutoramento Europeu (Internacional) em Fusão </li></ul></ul><ul><ul><li>Mestrado em Engenharia Física </li></ul></ul><ul><ul><li>Doutoramento em Física </li></ul></ul><ul><li>Projectos de desenvolvimento </li></ul><ul><ul><li>JET, ITER, TCV, COMPASS, TORE-SUPRA, FTU, TCABR, ETE, TJ-II </li></ul></ul><ul><li>Investigação Científica </li></ul><ul><ul><li>Teoria e modelização </li></ul></ul><ul><ul><li>Engenharia de tokamaks (Reflectometria e Aquisição de Dados) </li></ul></ul>
    25. 25. Associação EURATOM-IST <ul><li>Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear </li></ul><ul><ul><li>Unidade de Investigação da Associação EURATOM-IST </li></ul></ul><ul><li>Recursos humanos: >72 ppy - 32 PhDs </li></ul><ul><li>Principais áreas de investigação </li></ul><ul><ul><li>Física Experimental – Tokamak ISTTOK </li></ul></ul><ul><ul><li>Diagnósticos – Reflectometria </li></ul></ul><ul><ul><li>Sistemas de Controlo e Aquisição de Dados </li></ul></ul><ul><ul><li>Física de Plasmas </li></ul></ul><ul><li>Actividades “Keep in-touch” com a fusão inércial </li></ul><ul><li>Colaborações internacionais: </li></ul><ul><ul><li>Espanha, Alemanha, Reino Unido, República Checa, Brasil, França, Itália e Letónia </li></ul></ul>
    26. 26. JET – Um exemplo
    27. 27. Parceiros IPFN <ul><li>Instituto Tecnológico e Nuclear (ITN) </li></ul><ul><li>Centro de Electrónica e Instrumentação, da Faculdade de Ciência e Tecnologia da Universidade de Coimbra </li></ul><ul><li>Depart. Física da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto </li></ul><ul><li>Depart. Física da Universidade da Beira interior </li></ul><ul><li>Depart. Física da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa </li></ul><ul><li>Universidade da Covilhã </li></ul><ul><li>Instituto de Sistemas e Robótica - Lisboa (IST) </li></ul>
    28. 28. Política Energética <ul><li>Enquadrar honestamente a Fusão Nuclear </li></ul><ul><li>Uma nova política energética deve ser baseada nos seguintes pontos: </li></ul><ul><ul><li>Flexibilidade  vários fornecedores </li></ul></ul><ul><ul><li>Diversidade  recurso a todas as formas de energia </li></ul></ul><ul><ul><li>Inovação  desenvolvimento de novas tecnologias energéticas </li></ul></ul><ul><li>No actual estado do conhecimento, a Fusão Nuclear será a tecnologia que melhor pode contribuir para uma solução global do problema energético da Humanidade </li></ul><ul><li>Complemento de outras tecnologias – bolsa on-line de oferta energética </li></ul>O meu avô andou de camelo, o meu pai conduziu um carro, eu tenho um avião, o meu filho vai andar de camelo Ditado Saudita
    29. 29. Mais informação <ul><li>Participação portuguesa no Programa Europeu de Fusão </li></ul><ul><ul><li>http://www.ipfn.ist.utl.pt </li></ul></ul><ul><li>Programa Europeu de Fusão </li></ul><ul><ul><li>http://www.efda.org </li></ul></ul><ul><ul><li>http://www.jet.efda.org </li></ul></ul><ul><li>ITER </li></ul><ul><ul><li>http://www.iter.org </li></ul></ul><ul><li>Participação Europeia no ITER </li></ul><ul><ul><li>http://fusionforenergy.europa.eu/ </li></ul></ul><ul><li>Participação das empresas portuguesas no ITER </li></ul><ul><ul><li>http://iter.cfn.ist.utl.pt/Empresas </li></ul></ul>

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